近日，中國(guó)藥科大學(xué)徐曉軍/李萍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)楊巍教授在Adv. Sci.（IF 14.3）上發(fā)表文章“Ginsenoside Rg3 Restores Mitochondrial Cardiolipin Homeostasis via GRB2 to Prevent Parkinson’s Disease”，本研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg3或富馬酸替諾福韋二吡呋酯(TDF)誘導(dǎo)的GRB2與TRKA之間的增強(qiáng)結(jié)合促進(jìn)了心磷脂（CL）的合成，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)帕金森病（PD）具有顯著的治療潛力，為干預(yù)PD提供了新的有針對(duì)性的策略。
注射AAV5-GFP后間隔1周，在同側(cè)SN內(nèi)可檢測(cè)到GFP信號(hào)
研究背景
帕金森病是一種以黑質(zhì)( SN )多巴胺( DA )能神經(jīng)元丟失和由α-突觸核蛋白組成的路易小體的錯(cuò)誤折疊及積累為病理特征的神經(jīng)退行性疾病。對(duì)人類帕金森病患者和各種動(dòng)物模型的研究表明，線粒體功能障礙參與了帕金森病的發(fā)病機(jī)制，調(diào)節(jié)心磷脂以維持線粒體穩(wěn)態(tài)是治療帕金森病(PD)的一種有前途的策略。人參皂苷Rg3 (Rg3)是一種從人參中提取的重要生物活性化合物，在多種惡性腫瘤中具有顯著的抗腫瘤功效，并具有抗氧化和抗炎特性的神經(jīng)保護(hù)作用，然而，Rg3介導(dǎo)其作用的具體蛋白靶點(diǎn)仍有待闡明。
研究結(jié)果
1、通過(guò)GRB2上調(diào)CL對(duì)神經(jīng)保護(hù)的作用
研究人員首先評(píng)估了PD的體外和體內(nèi)模型的CL水平，發(fā)現(xiàn)線粒體CL水平降低和線粒體功能障礙的相互作用在PD發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。接下來(lái)，研究人員利用新開(kāi)發(fā)的篩選策略，篩選了包含400多種天然產(chǎn)物的文庫(kù)，以尋找選擇性提高CL水平的化合物。根據(jù)篩選結(jié)果并結(jié)合確定了Rg3是一種有效的抗PD化合物，可提高CL水平并維持線粒體穩(wěn)態(tài)，進(jìn)一步在哺乳動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞SH-SY5Y中證實(shí)了Rg3的預(yù)防作用。研究人員探究了Rg3調(diào)控CL的機(jī)制，利用LiP-SMap技術(shù)識(shí)別Rg3在蛋白質(zhì)組中的直接靶點(diǎn)，篩選出了13個(gè)檢測(cè)降低的候選蛋白。Rg3對(duì)A53T-αSyn誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷的保護(hù)作用僅在GRB2沉默后被完全消除。線粒體CL的直接量化表明，Rg3處理恢復(fù)了A53T-αSyn誘導(dǎo)的線粒體CL的下降水平，當(dāng)GRB2沉默后，這種作用消失。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確定了Rg3直接與GRB2結(jié)合，Rg3通過(guò)GRB2上調(diào)CL發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。
圖1. 通過(guò)GRB2上調(diào)CL對(duì)神經(jīng)保護(hù)的作用
2、Rg3誘導(dǎo)人神經(jīng)細(xì)胞中CRLS1表達(dá)上調(diào)
為了確定在PD中維持CL水平的關(guān)鍵酶，研究人員使用RNAi技術(shù)沉默每個(gè)候選酶，發(fā)現(xiàn)只有敲低CRLS1才能完全消除Rg3效應(yīng)。表明Rg3通過(guò)激活CRLS1來(lái)提高CL水平，從而減輕PD模型中的神經(jīng)元損失。荷蘭腦庫(kù)數(shù)據(jù)顯示PD患者與對(duì)照組相比，SN中CRLS1基因的表達(dá)明顯下降。此外，在轉(zhuǎn)染A53T-αSyn或mpp+或6-OHDA處理的SH-SY5Y細(xì)胞中，觀察到CRLS1表達(dá)顯著降低。Rg3對(duì)A53T-αSyn誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷的保護(hù)作用在CRLS1沉默后完全消失，Rg3處理增強(qiáng)了SH-SY5Y細(xì)胞中CRLS1的表達(dá)，敲低GRB2或TRKA會(huì)減弱Rg3誘導(dǎo)的表達(dá)，表明Rg3通過(guò)GRB2和TRKA激活CRLS1的表達(dá)，進(jìn)而協(xié)調(diào)刺激CL生物合成以保持線粒體穩(wěn)態(tài)。研究人員進(jìn)一步探究CRLS1轉(zhuǎn)錄上調(diào)的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Rg3協(xié)調(diào)TRKA-GRB2-ERK通路的激活，最終導(dǎo)致EVI1的核易位和CRLS1轉(zhuǎn)錄的激活。
圖2.Rg3誘導(dǎo)人神經(jīng)細(xì)胞中CRLS1表達(dá)上調(diào)
3、Rg3通過(guò)Grb2和Crls1緩解A53T-αSyn誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)功能缺陷
運(yùn)動(dòng)功能障礙是PD患者和小鼠模型的主要病理表現(xiàn)，本研究利用AAV5-A53T-αSyn或MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠模型深入研究Rg3的保護(hù)作用。在給藥Rg3或羧甲基纖維素鈉(cmcNa)后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)能力評(píng)估，發(fā)現(xiàn)Rg3對(duì)A53T-αSyn病理相關(guān)的運(yùn)動(dòng)缺陷表現(xiàn)出劑量依賴性的改善。在小鼠SN中敲低Grb2或Crls1的表達(dá)，減輕了Rg3對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)功能的有益作用。此外，敲低Crls1導(dǎo)致小鼠SN線粒體CL水平降低，并伴有運(yùn)動(dòng)功能和黑質(zhì)DA神經(jīng)元受損，這與神經(jīng)元特異性敲除Crls1小鼠的表型一致。體外實(shí)驗(yàn)顯示，Rg3處理可上調(diào)小鼠SN中Crls1的表達(dá)。用A53T-αSyn或MPTP處理導(dǎo)致小鼠SN中線粒體CL的消耗以及Th的嚴(yán)重丟失，而Rg3治療逆轉(zhuǎn)了這些作用。Rg3處理增加了正常和A53T-αSyn誘導(dǎo)PD小鼠SN中的CL水平，小鼠SN中Grb2或Crls1的敲低逆轉(zhuǎn)了Rg3對(duì)CL水平的影響。以上表明Grb2和Crls1在介導(dǎo)Rg3對(duì)小鼠黑質(zhì)DA能神經(jīng)元的保護(hù)作用中起著關(guān)鍵作用。
圖3. Rg3通過(guò)Grb2和Crls1緩解A53T-αSyn誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)功能缺陷
小結(jié)
本研究闡明了通過(guò)控制CRLS來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞CL水平維持的途徑。TRKA-GRB2-EVI1-CRLS軸對(duì)PD的預(yù)防至關(guān)重要。Rg3和TDF能夠靶向并增強(qiáng)GRB2和TRKA之間的相互作用，通過(guò)增強(qiáng)心磷脂表達(dá)和恢復(fù)線粒體穩(wěn)態(tài)來(lái)預(yù)防PD，為干預(yù)PD提供了新的策略。