*仅供医学专业人士阅读参考
错误折叠的α-突触核蛋白(α-syn)在细胞间的传播被认为在帕金森病的发病过程中发挥关键作用。脂质代谢失调也是帕金森病的常见特征,而帕金森病最常见的遗传风险因素是GBA1基因突变,GBA1编码鞘脂代谢酶β-葡萄糖脑苷脂酶(GCase)。
GCase的功能是将葡萄糖基神经酰胺(GlcCer)水解为神经酰胺和葡萄糖。功能缺失型GBA1突变会导致GCase活性下降,GlcCer水平升高,病理性α-syn积累,触发一系列毒性级联反应。这些特征在LRRK2基因突变相关家族性帕金森病和散发性帕金森病患者中也存在。这提示鞘脂代谢失调可能是驱动病理进展的重要因素。
代谢异常如何促进α-syn在神经元间传播还不清楚。有研究人员提出了细胞外囊泡作为载体的可能,但是传统的生化纯化方法无法准确区分不同类型的胞外囊泡,它们在大小上存在重叠,且缺乏可靠的标志物,在释放后就难以区分亚型。
在今天的《自然·细胞生物学》杂志上,加拿大阿尔伯塔大学的研究团队发表了最新研究成果[1]。
他们利用多种活细胞和超分辨率成像方法发现,GCase活性下降和GlcCer水平升高会诱导一种细胞外囊泡亚型——胞外体(ectosome)从神经元中释放,包括原代皮层神经元、携带GBA1和LRRK2突变的帕金森病患者的诱导性多能干细胞(iPSC)分化的多巴胺能神经元,以及体内皮层神经元。
这些胞外体中富含α-syn,实现了邻近神经元间的α-syn传递。通过提高GlcCer水平或药理学方式抑制GCase,都能够增加小鼠大脑中胞外体释放和其他神经元的摄取。这证实了,胞外体是帕金森病相关α-syn传播的主要途径。
胞外体通过质膜的向外出芽和断裂形成。脂筏是胞外体生物发生的平台,而帕金森病中升高的鞘脂正好富集在脂筏中。神经元通过细胞外囊泡合成并分泌GlcCer,而GlcCer在质膜上富集,且在帕金森病病理条件下发生改变。因此,研究人员首先探索了GlcCer是否影响胞外体脱落。
在原代皮层神经元中,研究人员发现,添加荧光标记的GlcCer在质膜上高度富集,诱导了约26倍的囊泡出芽,这些囊泡直径约1-2.5μm,特征符合胞外体,时间序列成像显示了囊泡由质膜向外出芽并最终脱落。
更重要的是,在加入荧光标记的GlcCer或抑制GCase活性,增加神经元质膜出芽的过程中,神经元死亡没有增加,也没有显示出显著的细胞毒性,表明这是一个特定的、受脂质代谢调控的囊泡形成机制,而非细胞损伤的副产物,在神经退行性疾病中区分这点十分重要。
随后,研究人员又在小鼠体内,以及携带GBA1(N370S、L444P或W378G)和LRRK2(G2019S或R1441H)突变帕金森病患者来源的iPSC衍生的多巴胺能神经元中验证了同样的现象。相应的,恢复GCase活性或阻断GlcCer合成可减轻神经元胞外体的形成。
在脂质分析中,患者来源的神经元的胞外体富含葡萄糖鞘氨醇,其他鞘脂并没有出现同样的升高,意味着特定的脂质代谢异常与胞外体形成密切相关。
接下来,研究人员测试了胞外体是否携带α-syn,以及是否具有传播能力。在添加GlcCer或抑制GCase的原代皮层神经元释放的胞外体中检测到了α-syn,这些胞外体不仅含有α-syn,还能被邻近神经元摄取。摄取后,邻近神经元出现了α-syn的聚集和病理性包涵体形成。
同样的,在帕金森病患者来源的iPSC衍生的多巴胺能神经元中,研究人员观察到了神经元释放的胞外体被邻近或受体神经元摄取,摄取后,受体神经元中也出现了α-syn聚集和病理性包涵体形成。
与作为对照的非疾病状态下的神经元释放的胞外体相比,帕金森病相关神经元释放的胞外体更容易促进α-syn的细胞间传播。
这些结果共同证实了胞外体携带的α-syn是病理性的,并且胞外体是α-syn跨细胞传播的重要载体,而不仅仅是普通的细胞外囊泡。
综上所述,这项研究揭示了胞外体是帕金森病病理传播的重要载体。这一发现具有广泛意义,因为在携带SCNA、PLA2G6、PINK1、VSP35突变的帕金森病以及散发性帕金森病患者中,都存在鞘脂代谢异常。
鉴于GCase活性会调节不同类型神经元对α-syn病理的易感性,研究人员认为,胞外体形成可能是不同神经元群体中普遍存在的机制。更进一步来说,胞外体甚至可能作为其他毒蛋白,如tau蛋白传播的载体,从而推动帕金森病及其他神经退行性疾病的进展。
随时随地追踪药物研发最新进展,了解制药行业动态与趋势,关注我们吧
参考文献:
[1] Jacquemyn, J., Marriott, B., Chang, J. et al. Glucosylceramide-induced ectosomes propagate pathogenic α-synuclein in Parkinson’s disease. Nat Cell Biol (2026). https://doi.org/10.1038/s41556-026-01871-6
本文作者丨应雨妍
本站是社保查询公益性网站链接,数据来自各地人力资源和社会保障局,具体内容以官网为准。
定期更新查询链接数据 苏ICP备17010502号-11