高同型半胱氨酸通过抑制Ndufa1/NAD+/Sirt1通路导致脑线粒体功能障碍：揭示神经退行性病变的新机制

本研究针对高同型半胱氨酸血症(HHcy)与神经退行性疾病(ND)的关联机制展开探索，首次揭示Hcy通过抑制线粒体复合物I关键组分Ndufa1的表达，干扰NAD+/Sirt1通路，进而破坏线粒体稳态（包括线粒体生物合成、线粒体自噬和氧化磷酸化），最终导致突触损伤和认知障碍。该研究为HHcy相关神经退行性病变提供了新的治疗靶点（Ndufa1基因干预或NAD+补充），发表于《Cell Death and Disease》。

　　

在全球约5000万痴呆患者的严峻背景下，高同型半胱氨酸血症(HHcy)作为阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病的独立风险因素备受关注。尽管已知Hcy会促进Aβ沉积和tau蛋白磷酸化，但其诱发线粒体早期病变的具体机制仍是未解之谜。线粒体作为神经细胞的能量工厂，其功能障碍被认为是神经退行性病变的"共同通路"，而复合物I(NADH泛醌氧化还原酶)缺陷更是多种线粒体疾病的核心特征。江南大学的研究团队通过整合转录组学、分子生物学和动物行为学等多学科方法，首次揭示Hcy通过抑制线粒体复合物I关键组件Ndufa1的表达，干扰NAD⁺/Sirt1信号轴，进而引发线粒体生物合成障碍、线粒体自噬缺陷和氧化应激加剧的级联反应，最终导致突触可塑性损伤和认知功能下降。这项发表于《Cell Death and Disease》的研究不仅阐明了HHcy致病的分子开关，更为临床干预提供了Ndufa1基因治疗和NAD⁺补充两大新策略。

研究采用SD大鼠HHcy模型和N2a细胞系，通过mRNA测序筛选差异表达基因，结合透射电镜(TEM)观察线粒体超微结构，采用Seahorse能量代谢分析系统检测氧消耗率(OCR)，并运用免疫共沉淀(Co-IP)、染色质免疫沉淀(ChIP)等技术验证分子互作机制。行为学测试包括莫里斯水迷宫(MWM)和新型物体识别(NOR)。

Hcy诱导海马体线粒体功能障碍
转录组分析发现Hcy处理组海马体中有257个差异表达基因，其中线粒体功能相关基因显著富集。TEM显示Hcy组线粒体数量减少28.7%，出现嵴断裂和空泡化。Western blot检测到mtDNA/nDNA比值下降42%，同时线粒体自噬标志物LC3BII/I降低而P62积累，PINK1/PARKIN通路活性被抑制。

Ndufa1是Hcy作用的关键靶点
Hcy显著抑制复合物I活性达35%，其中Ndufa1（复合物I组装必需因子）mRNA水平下降2.1倍。临床数据分析显示AD患者脑组织和血液中Ndufa1表达呈递减趋势。siRNA敲低Ndufa1可重现Hcy诱导的ATP减少、线粒体膜电位(MMP)下降和活性氧(ROS)升高表型。

NAD⁺/Sirt1通路介导线粒体稳态失衡
Hcy使海马体NAD⁺/NADH比值降低51%，Sirt1活性下降43%。过表达Ndufa1可逆转Hcy对PGC1α去乙酰化的抑制，恢复NRF1/TFAM表达，使ATP水平提升1.8倍。AAV介导的Ndufa1过表达使HHcy大鼠在MWM测试中逃避潜伏期缩短62%，树突棘密度增加2.3倍。

Creb1调控Ndufa1转录
JASPAR预测和ChIP验证发现Hcy通过抑制转录因子Creb1（磷酸化水平降低39%）与Ndufa1启动子的结合，而Creb1过表达可使Ndufa1荧光素酶活性恢复至对照组的85%。

该研究首次阐明Hcy-Creb1-Ndufa1-NAD⁺/Sirt1轴在神经退行性病变中的作用，不仅解释了HHcy患者早期出现的线粒体代谢异常，更提出了靶向Ndufa1的基因治疗和NAD⁺补充（如NMN）两种干预策略。值得注意的是，Ndufa1作为复合物I的"分子螺栓"，其表达水平与认知功能呈正相关，这为开发基于线粒体稳态调控的神经保护剂提供了新思路。研究还揭示了代谢异常与表观遗传调控（Creb1介导的转录抑制）的交叉对话，为理解神经退行性疾病的异质性机制提供了重要线索。