帕金森病部分患者骨骼肌线粒体复合体 I 缺陷:探寻疾病新分型与诊疗方向

【字体: 时间:2025年04月28日 来源:Communications Medicine 5.4

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  帕金森病(PD)异质性强且缺乏有效治疗手段。为确定能否通过肌肉活检识别线粒体复合体 I(CI)缺陷亚群,研究人员对 83 例 PD 患者和 29 例健康对照进行研究。结果发现 PD 患者群体存在 CI 活性降低,9 - 16% 的病例有功能 CI 缺陷,且与线粒体 DNA(mtDNA)无关。该研究为 PD 临床试验筛选患者提供了新思路。

  帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经退行性疾病,影响着全球众多人群,尤其在 65 岁以上人群中,其患病率高达 1 - 2%,并且随着人口老龄化,患病数量还在快速增长。然而,目前针对 PD 的治疗手段十分有限,还没有能够有效改变疾病进程的疗法。PD 患者的临床表现、病情进展速度以及神经病理特征都存在很大差异,这种异质性给深入了解疾病机制和开发针对性治疗方法带来了极大困难。
此前研究发现,线粒体功能障碍在 PD 的发病机制中起着关键作用,特别是线粒体复合体 I(Complex I,CI)缺陷被认为是 PD 的一个重要特征。但奇怪的是,这些线粒体异常并非在所有 PD 患者中都存在。有研究指出,只有约 25% 的特发性 PD 患者存在明显且广泛的神经元 CI 缺陷。而且,之前评估 PD 患者外周组织线粒体功能的研究结果很不一致,大约一半的研究显示 PD 患者与健康对照组在群体水平上存在显著差异,另一半则没有。这种矛盾的结果让人困惑,也促使科学家们思考,线粒体 CI 缺陷是否仅存在于 PD 的特定亚群中。

为了解开这些谜团,来自挪威卑尔根哈肯兰大学医院、卑尔根大学等多个机构的研究人员展开了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Communications Medicine》上。

研究人员开展了一项横断面研究,从 83 例 PD 患者和 29 例神经系统健康的对照者中采集了股外侧肌针刺活检样本。在研究方法上,主要运用了以下几种关键技术:

  1. 免疫组化分析:通过对 CI、复合体 IV(Complex IV,CIV)等进行免疫组化染色,定量分析线粒体呼吸链相关蛋白的表达水平。
  2. 酶活性测定:采用分光光度法测定线粒体呼吸链复合体 I - IV(CI - IV)以及柠檬酸合酶(Citrate Synthase,CS)的活性,以此评估线粒体呼吸链的功能状态。
  3. 线粒体 DNA 分析:对单根肌纤维和批量活检样本的线粒体 DNA(mtDNA)进行分析,包括 mtDNA 拷贝数、缺失情况以及点变异检测 。

研究结果如下:

  1. 验证免疫组化评估线粒体呼吸链的有效性:研究人员通过与 COX/SDH 组织化学染色对比,发现免疫组化评估线粒体呼吸链具有较高的有效性,COX 阳性与 CIV、CI 水平均存在显著相关性。
  2. COX/SDH 组织化学染色结果:对 PD 患者和对照组的骨骼肌切片进行 COX/SDH 组织化学染色,发现两组中 COX 阴性或中间型肌纤维的比例没有显著差异,表明 PD 肌肉中不存在 CIV 缺陷。
  3. 免疫组化检测复合体 I 和 IV 水平:免疫组化结果显示,PD 患者和对照组的 CI 和 CIV 水平在群体层面上没有显著差异,但年龄与 CI、CIV 水平呈负相关,且男性的 CIV 水平显著更高。
  4. 复合体 I 活性降低:PD 患者肌肉中 CI 活性显著降低,约 15.8% 的患者 CI/CS 活性低于对照组范围,若采用更严格标准,8.8% 的患者被归类为 CI 缺陷。不过,CI 活性降低与疾病持续时间、MDS - UPDRS III 评分、MoCA 评分等均无关联。
  5. 线粒体 DNA 分析结果:无论是单根肌纤维还是批量肌肉组织的 mtDNA 分析都表明,PD 患者和对照组在 mtDNA 拷贝数、缺失分数以及异质性负载等方面均无显著差异,说明功能性 CI 缺陷与 mtDNA 变异无关。

在讨论部分,研究人员指出,大多数 PD 患者骨骼肌中没有明显的线粒体呼吸链定量或功能改变,但部分患者存在功能性 CI 缺陷,这一亚群约占研究队列的 9 - 16%。该研究解释了以往研究结果不一致的原因,即样本量小、检测能力不足以及技术方法差异等。虽然研究未明确 CI 活性降低是疾病的原发性病理还是由其他因素引起的继发性现象,但发现它与疾病持续时间无关,这表明可能不是由运动能力改变或药物治疗导致的。

此外,研究还存在一些局限性,如针刺活检获取的样本量有限,无法对所有研究对象进行所有检测;PD 组和对照组的性别比例不平衡;无法排除复合物 / 超复合物组装缺陷或亚基组成改变对功能的影响;未对 PD 患者进行基因特征分析等。

总体而言,这项研究证实了 CI 缺陷在 PD 患者骨骼肌中并非普遍存在,而是仅出现在部分病例中。这一发现为 PD 的临床分层提供了潜在的生物标志物,有助于筛选适合线粒体靶向治疗试验的患者,为未来开发更精准有效的 PD 治疗方法奠定了基础,对推动 PD 的研究和治疗进展具有重要意义。

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