SNCA（編碼α-突觸核蛋白（αSyn）的基因）突變會導(dǎo)致家族性帕金森?。≒D），而異常的αSyn是特發(fā)性PD的關(guān)鍵病理標(biāo)志。這種α突觸核蛋白病導(dǎo)致線粒體功能障礙，從而可能導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)變性。在常染色體隱性遺傳PD中突變的PARKIN和PINK1通過誘導(dǎo)線粒體蛋白的泛素化來調(diào)節(jié)功能失調(diào)的線粒體的優(yōu)先自噬清除（“線粒體自噬”）。

近期，哈佛醫(yī)學(xué)院Tracy-Shi Zhang Fang，Mission Therapeutics Ltd.公司的Paul W. Thompson和劍橋大學(xué)、特蘭西瓦尼亞神經(jīng)科學(xué)研究所的Gabriel Balmus共同通訊在Nature Communications 發(fā)表了題為Knockout or inhibition of USP30 protects dopaminergic neurons in a Parkinson’s disease mouse model 的研究，揭示了USP30的抑制在保護帕金森病小鼠模型中的多巴胺能神經(jīng)元中的作用，可作為帕金森病神經(jīng)保護的潛在治療靶點。

主要研究結(jié)果

大量證據(jù)表明線粒體功能障礙是PD的關(guān)鍵病理生理機制。因此，維持健康的功能線粒體庫需要一個選擇性降解功能失調(diào)的線粒體的系統(tǒng)。線粒體自噬的特定分子靶標(biāo)是一種與線粒體外膜相連的去泛素化酶（DUB）——USP30，USP30可直接去除PARKIN或其他E3連接酶連接的泛素，從而抵消PARKIN促進線粒體自噬的能力。

研究假設(shè)有缺陷的線粒體自噬也可能加劇αSyn毒性。αSyn基因中的突變或重復(fù)，引起常染色體顯性遺傳性PD（AD-PD）。此外，功能失調(diào)的線粒體所產(chǎn)生的ROS增加，與PD大腦中氧化損傷標(biāo)志物的增加一致，ROS可以增加αSyn積累，從而促進加速病理循環(huán)。然而，在αSyn誘導(dǎo)的線粒體損傷的情況下線粒體自噬在清除功能失調(diào)的線粒體中的作用尚不清楚。

圖1. 在α突觸核蛋白誘導(dǎo)的PD小鼠模型中，Usp30 KO改善了DA神經(jīng)元存活率，降低了病理性αSyn并防止了運動缺陷

本研究通過基因敲除和藥理抑制USP30催化活性控制線粒體自噬水平。Usp30基因敲除上調(diào)線粒體自噬并增加受損線粒體的清除率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠中Usp30基因敲除導(dǎo)致SN中多巴胺能（DA）神經(jīng)元中線粒體自噬的基礎(chǔ)水平增加。這表明USP30的耗竭加速了線粒體自噬并導(dǎo)致基礎(chǔ)呼吸增加，同時降低了海馬神經(jīng)元的儲備能力，表明USP30在調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用，其缺失會影響神經(jīng)元的線粒體代謝和線粒體自噬。

αSyn的過表達誘導(dǎo)DA神經(jīng)元的突觸核蛋白病并影響線粒體功能，使其成為測試線粒體自噬調(diào)節(jié)是否可以防止αSyn毒性的合適模型。線粒體功能障礙在帕金森病多巴胺能神經(jīng)變性的發(fā)病機制中起著核心作用。包括PARKIN、PINK1、LRRK2、DJ-1和UCHL-1在內(nèi)的幾個PD相關(guān)基因的產(chǎn)物直接調(diào)節(jié)線粒體的平衡。αSyn通過其親脂性N末端與線粒體膜結(jié)合，損害線粒體通透性過渡孔（mPTP）并降低線粒體膜電位和細胞活力。研究表明，αSyn誘導(dǎo)線粒體功能障礙，基于αSyn的緩慢退化型PD小鼠模型測試了一種通過去除/抑制USP30來增強線粒體自噬的策略，作為一種潛在的神經(jīng)保護策略。

本研究通過使用AAV-A53T-SNCA過表達小鼠模型進一步測試了這些小鼠對αSyn毒性的易感性，該模型再現(xiàn)了運動障礙、紋狀體多巴胺耗竭和突觸核蛋白病等帕金森病的主要特征。在注射AAV-A53T-SNCA的雌性和雄性小鼠中，Usp30 KO成功地阻止了αSyn誘導(dǎo)的運動障礙的發(fā)展（圖1）。Usp30 KO小鼠運動功能的保護與SNpc中TH+神經(jīng)元損失的減少、紋狀體中多巴胺及其代謝物的保留、磷酸化-S129 αSyn累積的顯著減少以及多巴胺能SNpc神經(jīng)元線粒體中磷酸化-S129 αSyn受損線粒體清除的增強一致。這一結(jié)果證明了Usp30 KO小鼠體內(nèi)USP30的缺失會導(dǎo)致線粒體自噬增強，并能對αSyn毒性有效保護。

圖2. 基于α突觸核蛋白的PD小鼠模型，MTX115325藥理抑制USP30可防止DA神經(jīng)元丟失和多巴胺耗竭

本研究所使用的強效和高選擇性USP30抑制劑MTX115325，具有良好的類藥特性、體內(nèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)滲透性和良好的探索性毒理學(xué)特征。在使用MTX115325來測試抑制USP30 催化活性的效果，發(fā)現(xiàn)MTX115325抑制USP30的催化活性導(dǎo)致對SNpc中TH+神經(jīng)元的有力保護，并在紋狀體中保留多巴胺及其代謝物，這與Usp30的KO產(chǎn)生的保護作用一致（圖2）。

結(jié) 論

綜上所述，本研究使用了一種通過Usp30缺失上調(diào)線粒體自噬的策略，與藥理USP30抑制劑獲得的結(jié)果相似。這些降低USP30的方法可增強線粒體自噬和對αSyn毒性的有效保護。這項工作驗證了USP30的抑制是進一步測試PD中潛在疾病改善作用的有前途的策略。

參考文獻：

Fang, TS.Z., Sun, Y., Pearce, A.C. et al. Knockout or inhibition of USP30 protects dopaminergic neurons in a Parkinson’s disease mouse model. Nat Commun 14, 7295 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42876-1.

編譯作者：brainnews創(chuàng)作團隊