两篇Cell：线粒体是大脑退化的关键

　　2016年09月10日讯 线粒体是细胞内的能源工厂，负责为细胞提供必要能源，也在信号传导、细胞死亡和细胞生长中起关键作用。近年来，越来越多的证据将线粒体功能障碍与衰老、神经退行性疾病关联起来，比如阿尔茨海默症、帕金森病和亨廷顿舞蹈病。加州大学的研究团队在本期Cell杂志上连发两篇文章指出，线粒体是大脑退化的关键。

　　加州大学伯克利分校的Andrew Dillin对亨廷顿舞蹈病特别感兴趣。Dillin及其同事在亨廷顿舞蹈病线虫模型中研究线粒体的时候，发现异常蛋白实际上聚集在线粒体上。这激活了细胞的蛋白折叠应答，使上百种热休克蛋白涌入线粒体和细胞，尝试修正蛋白错误折叠。热休克蛋白是线粒体的分子伴侣，负责线粒体蛋白的导入和折叠。

　　令人惊讶的是，敲低线粒体分子伴侣mtHSP70会引起一种由脂肪介导的独特压力应答，改善细胞的蛋白折叠。激活这种应答通路（mitochondrial-to-cytosolic stress response）的药物可以起到保护作用，让亨廷顿舞蹈病的线虫模型和人类细胞免于蛋白折叠损伤。研究人员认为，这个通路可以用来治疗亨廷顿舞蹈病。

　　Dillin在同期Cell杂志上发表的另一篇文章显示，受到压力的大脑神经元会释放一种称为5-羟色胺的激素，向全身发出大脑细胞遭到攻击的警报，在离大脑很远的细胞中引起压力应答。在亨廷顿舞蹈病中，大脑衰退也伴随着外围的代谢缺陷和肌肉衰减。

　　“5-羟色胺的释放会显著改变外围细胞的代谢，我们认为这种激素启动了大规模的代谢重编程，这可能是为了保护大脑的神经元，”Dillin解释道。“关闭外围细胞使其停止使用有限的资源，就能把更多资源提供给大脑的代谢活动。这种机制是在通过损耗机体来挽救大脑。”

　　Dillin在几年前提出，线粒体能够在不同细胞和组织之间交流。现在他发现，5-羟色胺就是这种代谢应答的主要推动者。这些工作对于理解和治疗神经退行性疾病有重要的意义。降低5-羟色胺水平的药物一直被用来治疗抑郁症和神经退行性疾病的精神症状。这项研究告诉我们，这些药物可能还有更加广泛的用途。

　　亨廷顿舞蹈病是huntingtin基因突变引起的一种遗传性神经退行性疾病。目前亨廷顿舞蹈病还是一种不治之症，患者可能在十年内死亡。Emory大学和中科院遗传与发育生物学研究所的科学家们发现，成年小鼠其实并不需要huntingtin基因。这说明在成年人体内关闭huntingtin基因，可以安全有效的治疗亨廷顿舞蹈病。这项研究发表在三月七日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上，文章的通讯作者是李晓江（Xiao-Jiang Li）教授和Emory大学的李世华（Shihua Li）教授。

　　我们知道，蛋白错误折叠介导的神经退行性疾病与衰老有关。但科学家们还不清楚衰老对神经退行性变的具体影响。中科院遗传与发育生物学研究所的李晓江研究组在neuron杂志上发表文章，阐述了衰老对17型脊髓小脑共济失调（SCA17）的影响。参与这项研究的还有Emory大学的李世华教授。这篇文章总结道，衰老会导致伴侣蛋白活性减弱，影响多聚谷氨酰胺蛋白功能，而这样的功能对于某些神经元的生存非常重要。