自吞噬线粒体可能为肌萎缩性脊髓侧索硬化症的发展奠定了基础

mitochondria-als线粒体是细胞产生和维持能量的能量来源。

美国西北大学医学院的科学家们在大脑中发现了一种新现象,这种现象可以用来解释ALS等疾病早期神经退化的发展过程。ALS会影响行走和说话等随意肌肉运动。

这一发现非常新颖,科学家们需要创造一个新的术语来描述它:有丝分裂自噬,即在患病的大脑上运动神经元中自毁的线粒体的集合,这些线粒体在很小的时候就开始从内部分解。大脑中的上运动神经元负责启动肌肉运动和放松,是神经退行性疾病中最先分解的神经元之一。

这项研究发表在11月7日的《细胞神经科学前沿》杂志上。

这种现象主要出现在神经退行性疾病中最常见的病理之一,TDP-43病理中,90%以上的ALS病例都有TDP-43病理。当一种病理现象出现在体内时,它就表明出了问题或功能异常。

“我认为我们已经找到了使神经元在未来退化时变得脆弱的罪魁祸首:自杀性线粒体,”西北大学芬伯格医学院神经学副教授、资深研究作者韩德·奥兹丁勒说。“线粒体基本上在疾病早期就把自己吃掉了。这种情况会选择性地发生在神经元上,而神经元很快就会在病人的大脑中退化。”

“这种类型的退化比之前认为的要早得多,”该研究的主要作者Mukesh Gautam说。

利用一种叫做免疫耦合电子显微镜的方法,科学家们研究了神经元内部的细胞活动。在分析了200多个神经元后,他们观察到线粒体只在病变神经元中自我破坏,特别是在TDP-43病理的背景下。 

线粒体是细胞产生和维持能量的能量来源。在患病的上运动神经元中,线粒体首先通过伸长自毁,然后形成环状结构,最后从内到外分解。

这是一种以前从未见过的退化,它不同于先前描述的线粒体退化阶段。

这项研究分析了三种不同的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)小鼠模型的上运动神经元的线粒体,这些小鼠只有15天大,相当于人类的幼儿。虽然这项研究是在老鼠身上进行的,但Ozdinler和她的团队之前已经多次表明,即使在不同物种中,上层神经元在细胞水平上也几乎是相同的,特别是在TDP-43病理学的背景下。

Ozdinler说,这些自毁线粒体可能成为药物治疗ALS和其他神经退行性疾病的未来目标,这些疾病会影响一个人的运动。他们目前正与制药公司合作,研究用于人类线粒体疾病患者的药物是否真的能改善患病的运动神经元的健康。

Ozdinler说:“目前市场上许多针对健康和线粒体完整性的药物很可能在未来用于治疗神经退行性疾病。”“也许我们不需要重新发明轮子来治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症和其他神经退行性疾病。

“为了克服神经退化,我们需要改善线粒体的健康和稳定性。如果我们及早改善线粒体的健康状况,我们甚至可能消除蛋白质聚集的形成,这是在许多疾病中广泛观察到的一种病理现象。”

来自西北大学的谢爱德华(Edward Xie)和库卡克(Nuran Kocak)是这篇论文的合著者。

这项研究得到了莱斯特纳ALS基金会和美国国立卫生研究院的拨款编号R21NS085750和R01AG061708的支持。奥兹丁勒是莱斯特纳肌萎缩性脊髓侧索硬化症中心(Les Turner ALS Center)的成员,该中心将西北大学所有的医学ALS研究、临床和教育活动联合在一起。

主题:范伯格医学院,医学,研究

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