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帕金森病（PD）患者能量代谢紊乱影响神经元。研究人员开展 GBE1 基因对 PD 影响的研究。结果发现 GBE1 在 PD 中低表达，过表达 GBE1 可改善小鼠 PD 症状，增强糖酵解和氧化磷酸化。该研究为 PD 治疗提供新靶点。
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经退行性疾病，随着年龄增长，其发病率显著上升，目前已成为仅次于阿尔茨海默病的第二大常见神经退行性疾病。在人体细胞的能量供应体系中，糖酵解（glycolysis）作为碳水化合物代谢的核心路径，发挥着关键作用。细胞会根据自身的能量需求，灵活地调节糖酵解过程。当线粒体供能不足时，细胞会增加对糖酵解等非线粒体途径的依赖，以此来弥补能量缺口 。
然而，在帕金森病的发展进程中，糖代谢重编程引发的能量代谢紊乱，却成了神经元退化和死亡的 “幕后黑手”。过度激活的糖酵解可能致使细胞内乳酸堆积，让细胞内部环境酸化，进而破坏酶的活性，干扰细胞的正常运作。糖酵解还可能捣乱神经递质的合成与代谢，打破神经递质的平衡，影响神经元之间的信号传递，加速神经退行性变。尽管此前有研究表明，增强糖酵解对缓解帕金森病症状有一定效果，但糖酵解相关通路变化在帕金森病进展中的确切作用，依旧迷雾重重。
为了拨开这层迷雾，探寻帕金森病治疗的新方向，上海宝山罗店医院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Brain Research》上，为帕金森病的治疗带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。他们从 GEO 公共数据库获取了 GSE7621、GSE20141、GSE20292 和 GSE49036 这四个数据集，通过 “sva” 包去除批次效应并进行整合，利用主成分分析（PCA）对数据进行处理。运用 “limma” 包筛选差异表达基因（DEGs），还借助了机器学习中的最小绝对收缩和选择算子回归方法以及多元逻辑回归分析等手段 。
在数据来源与处理方面，研究人员从 GEO 公共数据库精心挑选了四个相关数据集。这些数据集涵盖了 52 名帕金森病患者和 43 名健康对照者的信息。经过去除批次效应并整合后，研究人员对数据进行主成分分析，为后续精准筛选差异表达基因奠定了坚实基础。
在对差异表达基因的挖掘与分析中，研究人员通过严谨的筛选流程，最终确定了 183 个下调和 112 个上调的差异表达基因。基因集富集分析（GSEA）显示，这些基因与阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病等疾病相关的通路高度富集 。进一步运用机器学习方法深入挖掘，发现葡聚糖分支酶 1（glucan - branching enzyme 1，GBE1）在帕金森病相关的糖酵解基因中，影响力最为显著。
为了验证 GBE1 在帕金森病中的作用，研究人员构建了 1 - 甲基 - 4 - 苯基 - 1,2,3,6 - 四氢吡啶（MPTP）诱导的帕金森病动物模型。在这个模型中，他们惊喜地发现 GBE1 的表达水平明显降低，这与之前数据库分析的结果高度吻合。随后，研究人员通过立体定向注射技术，让纹状体神经元过表达 GBE1，结果发现，帕金森病小鼠的运动功能障碍得到了显著改善 。
在体外实验中，研究人员选用了 PC12 细胞进行研究。当 PC12 细胞过表达 GBE1 时，细胞内的糖酵解水平显著提升。而且，在 MPP+处理的 PC12 细胞中过表达 GBE1，不仅进一步增强了糖酵解，还部分修复了受损的线粒体功能。这表明 GBE1 在维持细胞能量代谢平衡方面，发挥着至关重要的作用 。
综合上述研究结果，研究人员首次证实，通过立体定向注射使 GBE1 过表达，能够有效改善帕金森病模型的葡萄糖代谢。这一发现意义重大，GBE1 有望成为帕金森病治疗的新靶点。
在结论部分，研究人员明确指出，GBE1 作为一种与帕金森病紧密相关的葡萄糖代谢酶，不仅能够调节帕金森病模型中的糖酵解通量，还对氧化磷酸化通路产生影响。不过，GBE1 影响帕金森病葡萄糖代谢重编程的具体机制，还有待进一步深入探索。
此次研究成功锁定 GBE1 这一关键基因，为深入理解帕金森病的发病机制提供了全新视角，也为开发针对帕金森病的创新疗法指明了方向。后续研究若能揭开 GBE1 影响葡萄糖代谢重编程的神秘面纱，有望为帕金森病患者带来更有效的治疗方案，让他们重获生活的希望 。
