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综述:线粒体功能障碍在阿尔茨海默病发病机制中的作用及靶向治疗策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月01日 来源:European Journal of Medical Research 2.8
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这篇综述系统阐述了线粒体功能障碍(Mitochondrial Dysfunction)与阿尔茨海默病(AD)的关联,提出线粒体质量控制系统(包括线粒体动力学、线粒体自噬(Mitophagy)和线粒体生物发生)的失调是AD早期病理特征。文章强调Aβ和tau蛋白通过破坏线粒体膜电位(ΔΨm)、呼吸链复合体活性及线粒体相关内质网膜(MAM)功能,形成恶性循环加速神经退行性变,并探讨了靶向线粒体自噬通路(如PINK1/Parkin)的天然化合物(如亚精胺、姜黄素)和合成药物(如二甲双胍)的治疗潜力。
线粒体作为细胞能量工厂,其双膜结构(OMM/IMM)和嵴形态的完整性对维持ATP生成至关重要。AD患者脑组织中,线粒体呈现碎片化、呼吸链复合体(特别是I、IV)活性降低,导致ATP合成不足和活性氧(ROS)过量。Aβ通过TOM复合体侵入线粒体,与VDAC结合后阻断线粒体通透性转换孔(mPTP),引发钙离子(Ca2+)超载和细胞凋亡。值得注意的是,线粒体相关内质网膜(MAM)结构紊乱会加剧胆固醇代谢异常,促进β-分泌酶(BACE1)对APP的切割,形成Aβ42/Aβ40比例失衡的恶性循环。
线粒体基因组(mtDNA)的D-loop区甲基化(5mC/5hmC)异常在AD早期即出现动态变化。APP/PS1小鼠模型中,细胞色素b(Cyt b)和COX II基因的高甲基化伴随mtDNA拷贝数下降,这与人类AD患者嗅皮质甲基化水平升高现象一致。此外,ncRNA(如miR-195)通过调控BACE1表达影响Aβ生成,提示线粒体表观遗传可能是AD诊断的新靶点。
线粒体分裂/融合蛋白的失调是AD典型特征:Aβ上调Drp1和Fis1表达,促使线粒体过度分裂;而tau蛋白异常磷酸化则通过抑制Mfn1/2泛素化,导致线粒体融合受阻。值得注意的是,截短型tau(NH2-htau)能错误招募Parkin至线粒体,引发过度线粒体自噬,最终导致突触线粒体耗竭。这种"分裂-融合"失衡会进一步损害轴突运输,加速神经元死亡。
目前研究热点集中在激活PINK1/Parkin通路(如尿石素A)和调节NAD+/SIRT1轴(如烟酰胺)的化合物。二甲双胍可通过抑制mTOR促进p62介导的受损线粒体清除,而雷帕霉素则能恢复5xFAD小鼠的认知功能。特别值得关注的是,天然产物姜黄素不仅能上调LC3-II表达,还能通过增强琥珀酸脱氢酶活性双重调控线粒体功能。这些发现为开发兼具抗氧化和线粒体稳态调节功能的AD多靶点药物提供了新思路。
线粒体 cascade假说"正逐渐完善:从早期能量代谢异常到后期Aβ/tau病理沉积,线粒体始终处于AD病理网络的核心位置。目前针对MCL-1(UMI-77)和SKN-1/Nrf2通路(番茄碱)的临床前研究显示出良好的神经保护效应,而锂盐(NCT03185208)和达格列净(NCT03801642)的临床试验或将验证靶向线粒体干预策略的转化价值。
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