一個人是否會患上帕金森疾病或許就是一個納米級的游戲了,近日,一篇發表在國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上題為“Cell models of lipid-rich α-synuclein aggregation validate known modifiers of α-synuclein biology and identify stearoyl-CoA desaturase”的研究報告中,來自哈佛醫學院等機構的科學家們通過研究發現,溶酶體中的脂肪酸鏈或許只比正常長度的鏈長半納米(不到DNA分子直徑的一半),其或與一種退化形式的戈謝病(Gaucher disease)發生有關,而戈謝病是一種與帕金森疾病相關的遺傳性疾病。

長鏈脂質(綠色)在疾病培養物的溶酶體(紅色)中積累(右),而不在健康細胞中積累(左)
文章中,研究人員表示,這些脂肪酸或脂質鏈的長度或能幫助解釋為何某些攜帶基因GBA1有害突變的患者從不會患帕金森疾病。Joseph Mazzulli博士說道,患帕金森疾病的人群可能會積累這些長鏈,其具有額外的粘性且能與α-突觸核蛋白相互作用;我們假設那些不會進展為帕金森疾病的患者并不會積累這些長鏈,因此其就會受到保護。
GBA1的突變是帕金森疾病最常見的已知遺傳性風險因素,該基因的單一突變會導致近10%的幾率患帕金森疾病,但兩個突變(從父母雙方各遺傳了一個)則會導致溶酶體儲存疾病—戈謝病,其主要特點表現為溶酶體無法處理糖基化的脂肪酸以及隨后這些脂肪酸鏈的積累。一些戈謝病患者會進展為與帕金森疾病相似的疾病癥狀,這或許就反映了GBA1突變引發帕金森疾病的不確定性,因此研究人員就想通過聯合研究來分析戈謝病的細胞模型,從而闡明這種無法解釋的風險的來源。
當對細胞中的溶酶體進行分析時,科學家們發現了一種特殊的脂質家族,其長度不正常,相差十分之一至二分之一納米,而且尤其具有神經毒性;這些脂質會刺激α-突觸核蛋白聚集物的形成,這些錯誤折疊的蛋白質團塊或與帕金森疾病癥狀直接相關;利用一種能降低長鏈長度脂質水平的藥物來處理細胞或許就能減少α-突觸核蛋白的聚集并逆轉神經毒性的表型,這就證實了長鏈長度或許就是一種有效的因素。
此外,研究者還發現,能在溶酶體中切割突觸核蛋白的特殊蛋白—組織蛋白酶-B(cathepsin-B),除了存在長鏈脂肪酸鏈外,其需要處于不活躍的狀態就能產生神經毒性表型;而抑制患者機體衍生的神經元培養物中的組織蛋白酶-B的活性就能阻斷減脂藥物的保護性效應,這項新發現或能幫助解釋最近在帕金森疾病患者中進行脂質縮短藥物的臨床試驗的失敗。
研究者Mazzulli說道,我們認為患者需要一種活性狀態的組織蛋白酶-B才能使得這些藥物發揮作用;這一發現或能幫助指導未來科學家們的臨床試驗,并篩選出攜帶功能性組織蛋白酶-B的患者;另外,激活組織蛋白酶-B的活性同時還能減少紙質的組合性療法或許就能帶來一定的治療效益。下一步研究者Mazzulli計劃和額同時在帕金森疾病模型中研究這些脂質鏈的長度,他們相信,長鏈長度和無活性的組織蛋白酶-B的組合或能更加清晰地預測GBA1突變患者患帕金森疾病的風險。
如果研究者尋找脂質長鏈和組織蛋白酶-B的話,這兩種因素在一起或許就能揭示為何某些患者會患帕金森疾病,而其他人則不會。綜上,本文研究結果表明,研究人員所進行的細胞篩查能幫助他們探究突觸蛋白病(Synucleinopathy)發生的機制并完善候選藥物,包括硬脂酰-CoA去飽和酶抑制劑和其它脂質調節劑等。