综述:线粒体Ca2+ 稳态调控对神经退行性疾病进展的影响解码

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Mitochondrial Communications

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  这篇综述深入探讨了线粒体钙离子(Ca2+ mito )稳态调控在神经退行性疾病(如AD、PD、ALS等)中的核心作用,系统梳理了线粒体钙单向转运体(MCU)、钠钙交换体(NCLX)及内质网-线粒体接触位点(MERCS)等关键分子靶点,并展望了靶向线粒体Ca2+ 稳态的治疗策略,为神经退行性疾病的早期诊断和干预提供了新思路。

  

线粒体Ca2+
稳态的生理与病理意义

线粒体作为细胞能量工厂,通过钙离子(Ca2+
mito
)双向调控维持生理功能。Ca2+
通过MCU复合体(含MCU、EMRE、MICU1/2亚基)进入基质,激活丙酮酸脱氢酶(PDH)、异柠檬酸脱氢酶(ICDH)等TCA循环限速酶,促进ATP合成。而NCLX介导的Ca2+
外排和低电导模式下的线粒体通透性转换孔(mPTP)瞬时开放,共同防止钙超载。内质网-线粒体接触位点(MERCS)由IP3
R-GRP75-VDAC1复合体桥接,形成钙微域,其失调会导致Ca2+
信号异常、ROS爆发及细胞凋亡。

神经退行性疾病中的线粒体Ca2+
失衡

在阿尔茨海默病(AD)中,Aβ寡聚体通过增强IP3
R活性引起内质网钙漏,同时抑制NCLX表达导致线粒体钙超载。帕金森病(PD)的α-突触核蛋白(α-Syn)突变体破坏VAPB/PTPIP51相互作用,减少MERCS钙传递。亨廷顿舞蹈症(HD)的突变HTT蛋白直接结合IP3
R1,使其对IP3
敏感性增加10倍,引发纹状体神经元钙风暴。脊髓小脑共济失调(SCA)则因ATXN2/3突变干扰IP3
R1门控特性,导致小脑浦肯野细胞凋亡。

靶向治疗策略
目前已有多种化合物进入研究阶段:Ru360通过抑制MCU减轻Aβ诱导的神经元死亡;S1R激动剂PRE084稳定IP3
R3-MERCS结构,在HD模型中降低ROS水平;RyR抑制剂丹曲洛林在SCA2小鼠中挽救运动缺陷。基因治疗方面,AFG3L2基因编辑可纠正SCA28的EMRE降解缺陷,而PINK1/PARKIN通路激活能修复PD中的线粒体质量监控。

挑战与展望
尽管靶向线粒体Ca2+
的疗法前景广阔,但MCU抑制剂的器官特异性递送、MERCS调节剂的时空精准操控仍是难点。未来需开发类器官模型模拟神经元-胶质细胞互作,并探索纳米载体靶向病变脑区的递药策略。深度解析不同神经退行性疾病中Ca2+
mito
的时空调控特征,将为个体化治疗提供理论依据。

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