Cell:靶向激活激酶 帕金森病治愈的里程碑

2013-08-21 05:00 · 醉清风

PINK1激酶的活性丧失往往导致线粒体功能异常,而线粒体功能障碍与帕金森病有着密切联系,以往的抗癌药物都以抑制特异性激酶的活性为主要治疗癌症的方式,一项新的革新性研究用提高激酶活性的方式治疗帕金森病,塑造了治愈帕金森病的里程碑。

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经系统变性疾病,随着人口老龄化的到来,帕金森患者越来越多。但目前医学上对帕金森的治疗,包括各种药物和手术治疗等都是治疗帕金森的症状,不能根治,不能阻止疾病发展。来自加州大学旧金山分校实验室的科学家们,利用在抗皱霜中发现的一种化合物,阻止了遗传性帕金森氏病致病突变损伤造成的神经细胞死亡。这是第一次高度特异性地靶向提高而非抑制一种激酶的活性,这一成果标志着药理学的一个里程碑。新研究为有可能利用相似的制药策略来对抗糖尿病和癌症的等其他疾病带来了希望,这项研究已在线发表于8月15日的《细胞》杂志上。


线粒体功能异常与帕金森病

线粒体功能异常多指由于线粒体膜受到破坏、呼吸链受到抑制、酶活性降低、线粒体DNA的损伤等引起的能量代谢障碍,进而导致一系列相互作用的损伤过程。

线粒体呼吸链是体内氧自由基产生的主要部位,呼吸链中任何部位受到抑制都会使自由基产生增多。帕金森病患者黑质中线粒体酶复合体Ⅰ缺陷会导致自由基产生增多,ATP合成减少。能量的减少会造成细胞内外离子失衡,膜电位下降,导致一些电压依赖的Ca2+通道的持续开放,造成Ca2+急剧内流,细胞内Ca2+增多,耗竭细胞内ATP,同时通过活化蛋白酶、脂肪酶、核酸内切酶,介导了兴奋毒性的细胞损伤,造成神经元死亡。

近年来还发现,线粒体控制核的程序化死亡,体外试验表明低浓度MPP+对酶复合体Ⅰ的抑制可以造成培养的多巴胺能神经元的程序化死亡,而高浓度主要引起细胞的坏死。研究等发现帕金森病患者黑质致密带多巴胺能神经元呈现程序化死亡,这些结果提示,在多巴胺能神经元死亡的早期,可能存在由酶复合体Ⅰ抑制引起的程序化死亡,以后随着生化缺陷的加剧,而出现由程序化死亡向坏死的转变。表明在帕金森病早期如能改善线粒体功能,阻止程序化死亡加剧,将有助于保护残存的神经元,阻止疾病进程。

本项研究新亮点

在这项研究中,科学家发现突变导致靶酶PINK1功能失常,是一些早发性帕金森氏病病例的直接病因。PINK1活性丧失会损害细胞的动力工厂:线粒体。众所周知,线粒体能够将食物能量转换成为细胞所利用的另一种化学能形式——分子ATP。

在帕金森氏病中,线粒体功能障碍与大脑黑质区域中多巴胺生成神经细胞死亡有关,黑质在控制运动中起重要的作用。多巴胺生成神经细胞死亡是帕金森氏病的一个标志,是导致强直和震颤等显著症状的病因。新研究的科学家利用一种称作为kinetin(激动素,一种细胞分裂素)的化合物,将神经细胞中突变的PINK1酶活性提升至接近正常水平。

目前针对帕金森病的治疗主要针对性地提高多巴胺生成神经细胞丧失的大脑区域对多巴胺的利用率。过去10年里研发出来的许多药物都是抑制激酶的活性,市场上上没有促进激酶活性的药物。今次发现首次特异性高度激活及酶活性,同时选择ATP作为特殊底物,同时帮助PINK1激活Parkin酶,PINK1和Parkin共同监控线粒体的健康,帮助启动修复或清除细胞内的受损线粒体,由此促进了细胞存活。