综述:致病协同作用:衰老相关神经退行性疾病中的线粒体功能障碍与神经炎症

【字体: 时间:2025年08月06日 来源:Frontiers in Aging 4.3

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  这篇综述深入探讨了神经退行性疾病(NDDs)中线粒体功能障碍与神经炎症的协同致病机制,系统阐述了二者通过钙稳态失衡、活性氧(ROS)生成、线粒体动力学异常等途径形成的恶性循环,并探讨了靶向PINK1/parkin介导的线粒体自噬(mitophagy)、NLRP3炎症小体等关键通路的新型治疗策略,为阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等疾病的干预提供理论依据。

  

线粒体在神经元功能中的核心作用

神经元高度依赖线粒体产生的ATP维持突触可塑性和信号传导。线粒体通过动态的融合(MFN1/2、OPA1介导)与分裂(DRP1调控)维持网络稳定性,其异常会导致能量危机。线粒体钙离子(Ca2+)缓冲能力对神经递质释放至关重要,而线粒体DNA(mtDNA)突变(如4977缺失)可引发电子传递链(ETC)复合体缺陷,导致ROS过量产生。

神经炎症:神经退行性疾病的共同特征

小胶质细胞和星形胶质细胞激活后释放IL-1β、TNF-α等促炎因子,形成慢性炎症微环境。在AD中,Aβ斑块通过激活Toll样受体(TLRs)触发炎症;PD的α-突触核蛋白聚集则通过NLRP3炎症小体促进IL-1β成熟。值得注意的是,内质网(ER)应激通过IRE1/PERK/ATF6通路加剧炎症,形成与线粒体互作的"炎症-应激"轴。

双向恶性循环的分子机制

线粒体释放的损伤相关分子模式(DAMPs)如mtDNA,通过结合胞内PRRs激活NF-κB通路。反之,炎症因子TNF-α通过DRP1磷酸化诱导线粒体碎片化,抑制ATP合成。实验证据显示,LPS诱导的PD模型中,iNOS产生的NO直接抑制复合体I活性,而MPTP毒素通过α-突触核蛋白加剧线粒体损伤。

治疗策略:打破循环的新靶点

  1. 抗氧化剂:辅酶Q10类似物idebenone可改善LHON患者的线粒体功能;

  2. 线粒体自噬调节剂:PINK1/parkin通路激活剂(如urolithin A)促进受损线粒体清除;

  3. 抗炎靶点:NLRP3抑制剂MCC950在AD模型中减少IL-18分泌;

  4. 代谢干预:NAD+前体通过Sirt1/PGC-1α轴增强线粒体生物合成。

未来展望

靶向线粒体-炎症轴的多模式治疗(如联合mitophagy诱导剂与IL-1β拮抗剂)可能成为延缓NDDs进展的关键。类化合物JW47对亲环蛋白D(CypD)的特异性抑制,以及D-JNKi对JNK通路的调控,已在小鼠模型中显示出神经保护潜力。深入研究mtDNA突变与神经炎症的时空动态,将为个体化治疗提供新思路。

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