近日，中國藥科大學徐曉軍/李萍教授團隊聯(lián)合浙江大學楊巍教授在Adv. Sci.（IF 14.3）上發(fā)表文章“Ginsenoside Rg3 Restores Mitochondrial Cardiolipin Homeostasis via GRB2 to Prevent Parkinson’s Disease”，本研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg3或富馬酸替諾福韋二吡呋酯(TDF)誘導的GRB2與TRKA之間的增強結合促進了心磷脂（CL）的合成，這一發(fā)現(xiàn)對帕金森病（PD）具有顯著的治療潛力，為干預PD提供了新的有針對性的策略。
注射AAV5-GFP后間隔1周，在同側SN內可檢測到GFP信號
研究背景
帕金森病是一種以黑質( SN )多巴胺( DA )能神經(jīng)元丟失和由α-突觸核蛋白組成的路易小體的錯誤折疊及積累為病理特征的神經(jīng)退行性疾病。對人類帕金森病患者和各種動物模型的研究表明，線粒體功能障礙參與了帕金森病的發(fā)病機制，調節(jié)心磷脂以維持線粒體穩(wěn)態(tài)是治療帕金森病(PD)的一種有前途的策略。人參皂苷Rg3 (Rg3)是一種從人參中提取的重要生物活性化合物，在多種惡性腫瘤中具有顯著的抗腫瘤功效，并具有抗氧化和抗炎特性的神經(jīng)保護作用，然而，Rg3介導其作用的具體蛋白靶點仍有待闡明。
研究結果
1、通過GRB2上調CL對神經(jīng)保護的作用
研究人員首先評估了PD的體外和體內模型的CL水平，發(fā)現(xiàn)線粒體CL水平降低和線粒體功能障礙的相互作用在PD發(fā)病機制中起著關鍵作用。接下來，研究人員利用新開發(fā)的篩選策略，篩選了包含400多種天然產(chǎn)物的文庫，以尋找選擇性提高CL水平的化合物。根據(jù)篩選結果并結合確定了Rg3是一種有效的抗PD化合物，可提高CL水平并維持線粒體穩(wěn)態(tài)，進一步在哺乳動物神經(jīng)細胞SH-SY5Y中證實了Rg3的預防作用。研究人員探究了Rg3調控CL的機制，利用LiP-SMap技術識別Rg3在蛋白質組中的直接靶點，篩選出了13個檢測降低的候選蛋白。Rg3對A53T-αSyn誘導的神經(jīng)損傷的保護作用僅在GRB2沉默后被完全消除。線粒體CL的直接量化表明，Rg3處理恢復了A53T-αSyn誘導的線粒體CL的下降水平，當GRB2沉默后，這種作用消失。進一步實驗確定了Rg3直接與GRB2結合，Rg3通過GRB2上調CL發(fā)揮神經(jīng)保護作用。
圖1. 通過GRB2上調CL對神經(jīng)保護的作用
2、Rg3誘導人神經(jīng)細胞中CRLS1表達上調
為了確定在PD中維持CL水平的關鍵酶，研究人員使用RNAi技術沉默每個候選酶，發(fā)現(xiàn)只有敲低CRLS1才能完全消除Rg3效應。表明Rg3通過激活CRLS1來提高CL水平，從而減輕PD模型中的神經(jīng)元損失。荷蘭腦庫數(shù)據(jù)顯示PD患者與對照組相比，SN中CRLS1基因的表達明顯下降。此外，在轉染A53T-αSyn或mpp+或6-OHDA處理的SH-SY5Y細胞中，觀察到CRLS1表達顯著降低。Rg3對A53T-αSyn誘導的神經(jīng)損傷的保護作用在CRLS1沉默后完全消失，Rg3處理增強了SH-SY5Y細胞中CRLS1的表達，敲低GRB2或TRKA會減弱Rg3誘導的表達，表明Rg3通過GRB2和TRKA激活CRLS1的表達，進而協(xié)調刺激CL生物合成以保持線粒體穩(wěn)態(tài)。研究人員進一步探究CRLS1轉錄上調的機制，發(fā)現(xiàn)Rg3協(xié)調TRKA-GRB2-ERK通路的激活，最終導致EVI1的核易位和CRLS1轉錄的激活。
圖2.Rg3誘導人神經(jīng)細胞中CRLS1表達上調
3、Rg3通過Grb2和Crls1緩解A53T-αSyn誘導的運動功能缺陷
運動功能障礙是PD患者和小鼠模型的主要病理表現(xiàn)，本研究利用AAV5-A53T-αSyn或MPTP誘導的PD小鼠模型深入研究Rg3的保護作用。在給藥Rg3或羧甲基纖維素鈉(cmcNa)后，進行運動能力評估，發(fā)現(xiàn)Rg3對A53T-αSyn病理相關的運動缺陷表現(xiàn)出劑量依賴性的改善。在小鼠SN中敲低Grb2或Crls1的表達，減輕了Rg3對小鼠運動功能的有益作用。此外，敲低Crls1導致小鼠SN線粒體CL水平降低，并伴有運動功能和黑質DA神經(jīng)元受損，這與神經(jīng)元特異性敲除Crls1小鼠的表型一致。體外實驗顯示，Rg3處理可上調小鼠SN中Crls1的表達。用A53T-αSyn或MPTP處理導致小鼠SN中線粒體CL的消耗以及Th的嚴重丟失，而Rg3治療逆轉了這些作用。Rg3處理增加了正常和A53T-αSyn誘導PD小鼠SN中的CL水平，小鼠SN中Grb2或Crls1的敲低逆轉了Rg3對CL水平的影響。以上表明Grb2和Crls1在介導Rg3對小鼠黑質DA能神經(jīng)元的保護作用中起著關鍵作用。
圖3. Rg3通過Grb2和Crls1緩解A53T-αSyn誘導的運動功能缺陷
小結
本研究闡明了通過控制CRLS來調節(jié)細胞CL水平維持的途徑。TRKA-GRB2-EVI1-CRLS軸對PD的預防至關重要。Rg3和TDF能夠靶向并增強GRB2和TRKA之間的相互作用，通過增強心磷脂表達和恢復線粒體穩(wěn)態(tài)來預防PD，為干預PD提供了新的策略。