日本順天堂大學研究生院醫學研究科神經學的教授服部信孝和助教森聰生,與帕金森症病態解明研究講座的副教授今居讓等人組成的研究小組發現,關於帕金森症的致病基因之一PLA2G6,如果使模式動物(果蠅)活體內的該基因不發揮作用,蛋白質α-突觸核蛋白(α-Synuclein)會在神經細胞内聚集,從而誘導神經細胞死亡,引發帕金森症。另外,透過向模式動物投餵混合了亞麻油酸的飼料,成功阻止了α-突觸核蛋白的聚集,預防了神經細胞死亡。這個結果表明,藥食同源性可以作爲一種冶癒選擇,有望從配膳學的角度入手,開發有效預防和冶癒帕金森症的方法。
右起依次爲服部教授、助教森聰生、今居副教授
研究小組爲查明引起帕金森症的α-突觸核蛋白髮生聚集的機制,研究了帕金森症的致病基因之一PLA2G6。PLA2G6是編輯細胞膜磷脂的酶,該基因發生突變會引起早發性帕金森症和腦内鐵沉積物性神經變性病(NBIA)。因此,研究小組透過基因體編輯製作了抑制PLA2G6工作的模式動物(果蠅),調查其腦内的脂質膜發現,隨着果蠅的成長,構成細胞膜和突觸囊泡的磷脂膜會變薄(圖1)。
圖1:PLA2G6不工作的話,磷脂的疏水基團會縮短
磷脂膜變薄的話,突觸囊泡的尺寸就會等比縮小。α-突觸核蛋白的作用是與突觸囊泡的膜表面結合,幫助分泌神經遞質。研究發現,突觸囊泡的尺寸變小以後,α-突觸核蛋白就難以與突觸囊泡的膜表面結合,容易發生聚集(圖2)。因此,研究小組試着在模式動物(果蠅)的飼料中混合了能抑制細胞膜組成變化的脂質——亞麻油酸,發現變薄的磷脂膜恢復了原樣,成功預防了α-突觸核蛋白的聚集和神經細胞死亡(圖2右) 。
圖2:本次研究明確的突觸囊泡膜與α-突觸核蛋白聚集之間的關係
以上結果表明,PLA2G6基因發生突變後,α-突觸核蛋白就會變得難以與突觸囊泡的膜表面結合,容易發生聚集,從而引起神經細胞死亡。另外,磷脂變薄會向胞器之一的內質網施加壓力(即「內質網壓力」),增加神經細胞死亡。因此可以認爲,這兩種引起神經細胞死亡的因素相互疊加是PLA2G6突變引起早發性帕金森症的終極因數。
發表期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文題目:Parkinson‘s disease-associated iPLA2-VIA/PLA2G6 regulates neuronal functions and α-synuclein stability through membrane remodeling
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.1902958116
文:JST客觀日本編輯部翻譯整理