综述:磷酸甘油酸激酶1作为神经系统疾病的治疗靶点

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:TRENDS IN Molecular Medicine 12.8

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  这篇综述系统阐述了磷酸甘油酸激酶1(PGK1)在神经退行性疾病(如帕金森病PD和肌萎缩侧索硬化ALS)中的关键作用。作者指出,PGK1作为糖酵解通路中首个ATP生成步骤的催化酶,其激活可改善细胞能量代谢障碍,为PD和ALS等疾病提供新型治疗策略。尽管现有PGK1激动剂特拉唑嗪(terazosin)在临床前模型中显示出神经保护效应,但其非特异性作用限制了临床应用。综述呼吁开发更精准的PGK1靶向药物,并探讨了PGK1在缺氧、神经炎症等病理中的多效性功能。

  

PGK1作为治疗靶点

磷酸甘油酸激酶1(PGK1)是糖酵解通路中的核心酶,催化1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG)向3-磷酸甘油酸(3-PG)的转化,同时生成ATP。这一反应在能量匮乏的神经元中尤为重要。PGK1的活性受缺氧诱导因子(HIF-1α)调控,并在癌症中高表达,但其在神经退行性疾病中的角色近年才被重视。研究发现,PGK1的激活可缓解帕金森病(PD)和肌萎缩侧索硬化(ALS)模型中的能量代谢缺陷,提示其作为跨疾病治疗靶点的潜力。

PGK1在PD与运动神经元病中的应用

PD和ALS虽临床表现迥异,但均存在神经元能量代谢紊乱。在PD中,PGK1基因突变可导致罕见X连锁帕金森综合征,而PGK1激活剂特拉唑嗪在MPTP诱导的小鼠模型中显著提升纹状体ATP水平,保护多巴胺能神经元。类似地,ALS患者运动神经元中PGK1表达降低,而斑马鱼和小鼠模型中PGK1过表达或特拉唑嗪治疗可改善轴突形态和运动功能。临床数据库分析显示,服用特拉唑嗪的男性患者PD发病率降低,但争议仍存——部分研究认为对照组药物他索罗辛(tamsulosin)可能本身增加PD风险。

PGK1在其他神经系统疾病中的潜力

除PD和ALS外,PGK1调控在脊髓小脑共济失调3型(SCA3)和阿尔茨海默病(AD)模型中显示出减少蛋白聚集的效应。例如,脂质体包裹的PGK1蛋白可降低SCA3模型中的多聚谷氨酰胺(polyQ)沉积,而特拉唑嗪治疗减轻了AD小鼠的tau蛋白磷酸化。然而,PGK1在缺血和神经炎症中的作用呈现矛盾:低剂量PGK1缓解缺血损伤,但高剂量可能加剧氧化应激;其线粒体转位虽抑制活性氧(ROS)产生,却可能促进细胞凋亡。

PGK1靶向治疗的挑战与前景

目前,特拉唑嗪作为PGK1激动剂存在明显局限:其α1-肾上腺素能受体拮抗作用导致体位性低血压等副作用,且对PGK1的激活效率仅5.2%。新型化合物如AK-693/21087020和结构优化衍生物(如12b)显示出更高特异性,但仍需验证其临床转化价值。未来研究需厘清PGK1的非经典功能(如调控DNA复制和炎症),并探索组织特异性递送策略,以规避全身代谢干扰风险。

结语

PGK1代表了一种“代谢再平衡”疗法,适用于多种能量代谢障碍相关的神经系统疾病。尽管现有证据支持其神经保护效应,但开发高效、低毒的PGK1特异性激动剂仍是当务之急。结合人工智能筛选和结构生物学优化,PGK1靶向治疗有望为神经退行性疾病患者提供突破性解决方案。

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