阿尔茨海默病患者神经元中ER-钙失调介导的线粒体功能障碍机制及RyR靶向治疗策略

本研究针对阿尔茨海默病(AD)神经元中线粒体功能紊乱的核心问题，揭示了内质网(ER)钙释放通道Ryanodine受体(RyR)过度激活通过Ca2+超载导致线粒体膜电位(ΔΨm)去极化、活性氧(ROS)增加及线粒体自噬障碍的级联病理机制。研究人员采用iPSC来源的家族性/散发性AD患者神经元模型，结合RyR负变构调节剂Ryanodex干预，证实抑制RyR-Ca2+信号可恢复线粒体稳态，为AD早期干预提供了新靶点。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(AD)的发病机制始终笼罩着重重迷雾。科学家们早已发现，患者大脑中存在两大标志性病理特征——β淀粉样蛋白(Aβ)斑块和神经纤维缠结，但针对这些病理产物的治疗策略却屡屡受挫。近年来，越来越多的证据表明，在蛋白聚集形成之前，神经元内早已暗流涌动：钙离子(Ca²⁺)稳态失衡、线粒体功能紊乱等早期事件可能才是推动疾病进展的关键推手。特别是内质网(ER)与线粒体这对"细胞器伙伴"间的钙信号对话失调，正在成为AD研究的新焦点。

为揭开这一谜团，美国芝加哥罗斯林·富兰克林医科大学(Rosalind Franklin University of Medicine and Science)的Grace E. Stutzmann团队联合以色列本·古里安大学(Ben-Gurion University of the Negev)等多国机构，在《Acta Neuropathologica Communications》发表了突破性研究成果。他们发现AD患者神经元中过度活跃的Ryanodine受体(RyR)就像失控的"钙离子闸门"，导致线粒体陷入能量危机，而靶向抑制RyR的药物Ryanodex则能逆转这一病理过程。

研究人员运用三大关键技术展开攻关：首先建立诱导多能干细胞(iPSC)分化的神经元模型，涵盖家族性AD(PS1 A246E突变)、散发性AD(来自ROSMAP队列的老年患者)及唐氏综合征来源的神经元；其次采用基因编码的线粒体钙指示剂(AAV9-hSyn-2mito-GCaMP6m)和膜电位探针(TMRM/Rhod123)进行活细胞动态监测；最后通过超氧化物检测(MitoSOX)、半胱天冬酶活性分析(Caspase-Glo 3/7)和线粒体自噬评估等多维度解析病理表型。

RyR-Ca²⁺释放驱动线粒体钙超载
通过RyR2过表达的HEK细胞模型，研究人员首次捕捉到咖啡因激活的RyR-Ca²⁺释放会引发线粒体快速钙内流，而Ryanodex可阻断该过程。在AD患者神经元中，静息状态下的线粒体Ca²⁺水平即比对照组高46.7%，且RyR激活后钙内流速率显著增加。这种异常主要源于RyR通道的"泄漏"，因为Ryanodex处理能使AD神经元的线粒体钙恢复至近正常水平。

线粒体膜电位崩溃的恶性循环
使用罗丹明123(Rhod123)动态监测发现，AD神经元在RyR激活后出现夸张的线粒体膜电位(ΔΨ_m)去极化，幅度远超非AD神经元。这种"能量危机"伴随着超氧化物水平升高50%以上，形成氧化应激与钙失调相互加剧的恶性循环。值得注意的是，Ryanodex处理可完全纠正这种病理性去极化，表明RyR-Ca²⁺信号是导致线粒体能量代谢紊乱的上游因素。

自噬系统崩溃的致命后果
研究还揭示了更令人担忧的现象：AD神经元中线粒体自噬效率降低40%，但溶酶体数量并未减少。当用巴菲霉素抑制溶酶体酸化时，正常神经元也会出现类似AD的自噬障碍，说明AD中溶酶体功能缺陷才是导致"细胞垃圾"堆积的关键。这种清除系统的瘫痪使得受损线粒体持续释放ROS和半胱天冬酶-3(caspase-3)，加速神经元走向凋亡。

这项研究的突破性发现在于，无论家族性AD、散发性AD还是唐氏综合征来源的神经元，都表现出相同的RyR-Ca²⁺信号异常，且这种异常能通过药物干预得以纠正。这为AD治疗提供了全新视角——针对疾病早期的细胞器对话失调进行干预，可能比晚期清除蛋白聚集体更为有效。研究团队特别指出，RyR调节剂Ryanodex已获批用于临床其他适应症，其转化应用前景值得期待。

该研究不仅阐明了AD神经元死亡的关键通路：ER钙泄漏→线粒体钙超载→氧化应激→自噬障碍→细胞凋亡，更重要的是提供了可药物干预的精准靶点。未来，结合RyR表达检测与线粒体功能评估，或能建立AD早期诊断新标准，而调节细胞内钙稳态的"细胞器对话疗法"也有望成为对抗神经退行性疾病的新武器。正如研究者强调的，这种从上游机制入手的治疗策略，可能为长期困扰AD领域的"治疗时间窗"难题提供破局之道。