综述:解析帕金森病中 α- 突触核蛋白(α-synuclein)、tau 蛋白和 β- 淀粉样蛋白(Amyloid Beta)的蛋白病相互作用:线粒体崩溃作为神经退行性变的关键驱动因素

【字体: 时间:2025年04月18日 来源:Neurochemical Research 3.7

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  这篇综述聚焦帕金森病,深入探究了路易小体(主要含 α-synuclein)、Amyloid Beta 和 tau 蛋白的分子相互作用。研究发现 α-synuclein 积累与病情相关,约 50% 病例存在 tau 蛋白磷酸化。三者通过交叉播种加速聚集致神经元死亡,还阐述了线粒体损伤机制,为多靶点治疗提供思路。

  ### 帕金森病:复杂的神经退行性疾病
帕金森病(Parkinson's disease)是一种复杂的神经系统疾病,其显著特征为大脑黑质(substantia nigra)中多巴胺能神经元发生退行性变。在全球范围内,帕金森病的发病率呈上升趋势,在本研究开展时,预计患病人数将达到 1700 万。深入探究帕金森病的发病机制,对寻找有效的治疗方法至关重要。

α- 突触核蛋白(α-synuclein)、tau 蛋白和 β- 淀粉样蛋白(Amyloid Beta)的作用


路易小体(Lewy bodies)是帕金森病患者神经元退行性变的重要病理标志,主要由 α-synuclein 组成。α-synuclein 的积累与帕金森病的严重程度和进展程度密切相关,它不仅直接影响神经元的正常功能,还间接参与疾病进程的调控。

在大约 50% 的帕金森病病例中,tau 蛋白的过度磷酸化现象十分明显,这表明 tau 蛋白在疾病发生发展中起着关键作用。tau 蛋白的异常磷酸化会破坏神经元内部的微管结构,影响神经元的物质运输和信号传递,进而导致神经元功能障碍。

Amyloid Beta 在帕金森病的发病过程中也扮演着重要角色。虽然它在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)中的研究更为广泛,但在帕金森病中,它同样参与了神经病理过程。

三者的交叉播种机制


α-synuclein、tau 蛋白和 Amyloid Beta 之间存在着一种特殊的相互作用机制 —— 交叉播种(cross-seeding)。在这种机制下,一种蛋白的聚集物可以作为种子,诱导另一种蛋白发生聚集。例如,α-synuclein 的聚集物能够促使 tau 蛋白发生错误折叠和聚集,反之亦然。同样,Amyloid Beta 的聚集物也能与 α-synuclein 和 tau 蛋白相互作用,加速它们的聚集过程。

这种交叉播种机制使得三种蛋白的聚集相互促进,形成恶性循环,导致神经元内的蛋白聚集物不断增多,最终超过神经元的承受能力,引发神经元死亡。神经元的大量死亡进一步破坏了神经系统的正常功能,导致帕金森病症状的加重和病情的进展。

磷酸化与蛋白错误折叠


糖原合成酶激酶 - 3β(GSK-3β)和细胞周期蛋白依赖性激酶 5(CDK5)在蛋白磷酸化过程中发挥着关键作用。在帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病中,这两种激酶的活性异常升高,导致 α-synuclein 和 tau 蛋白过度磷酸化。

过度磷酸化的 α-synuclein 和 tau 蛋白会发生错误折叠,形成异常的蛋白质聚集体。这些聚集体不仅丧失了正常的生物学功能,还具有细胞毒性,能够损伤神经元的细胞膜、细胞器等结构,干扰神经元的正常代谢和信号传导,最终导致神经元凋亡。

线粒体损伤与氧化应激


在帕金森病的发病过程中,多种介质会通过引发氧化应激(oxidative stress)来损伤线粒体(mitochondria)。线粒体是细胞的能量工厂,负责产生细胞所需的能量(ATP)。当线粒体受到损伤时,其能量生成功能会受到严重影响,导致细胞能量供应不足。

同时,线粒体损伤还会引发一系列连锁反应,产生大量的活性氧(ROS)等有害物质。这些物质会进一步加剧氧化应激,损伤细胞内的蛋白质、脂质和 DNA 等生物大分子,破坏细胞的正常结构和功能。在帕金森病患者的神经元中,线粒体损伤和氧化应激的程度与疾病的严重程度密切相关。

研究意义与展望


本研究深入探讨了帕金森病中 α-synuclein、tau 蛋白和 Amyloid Beta 之间的相互作用,以及线粒体损伤和氧化应激在疾病发生发展中的作用机制。这些发现为开发多靶点治疗方案提供了重要的理论依据。

未来的研究可以针对这些关键靶点,开发能够抑制 α-synuclein、tau 蛋白和 Amyloid Beta 聚集的药物,调节 GSK-3β 和 CDK5 的活性,减轻线粒体损伤和氧化应激,从而达到治疗帕金森病的目的。此外,还可以进一步研究这些蛋白和通路之间的精细调控机制,为个性化治疗提供更精准的靶点和策略,为帕金森病患者带来新的希望。
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