研究人员长期以来一直认为，线粒体（细胞的发电厂）的问题是某些帕金森病病例的根本原因。现在，一项新的研究详细描述了这些问题，并表明它们可能形成一条共同的线索，将先前无法解释的病例与由不同基因异常或毒素引起的病例联系起来。
非营利组织迈克尔·J·福克斯基金会是抗击帕金森病研究和宣传的领导中心，其研究主任马尔科·巴普蒂斯塔表示，在帕金森病的不同疑似病因背后找到共同的机制，意味着可能也存在衡量、治疗或治愈它的共同方法。
这项发表在周四《细胞干细胞》上的研究确实找到了一种可能逆转帕金森病损害的方法——但仅限于单个细胞和果蝇。巴普蒂斯塔说，找到一种在人类身上也能达到同样效果的治疗方法将具有挑战性。
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大约一百万美国人患有帕金森病，其特征是运动问题，并可能导致其他症状，包括认知和胃肠道困难。大约 1% 到 2% 的病例与LRRK2基因的突变有关，而与称为PINK1和Parkin的基因相关的病例则少得多。接触有毒化学物质等环境因素也可能导致帕金森病，尽管大多数病例没有明显的病因。
在新论文中，斯坦福大学神经外科助理教授王欣南及其同事表明，几种类型的帕金森病患者的线粒体动力不足，这些线粒体还会释放有毒化学物质。在观察该疾病的果蝇模型以及从患者身上提取的细胞后，研究人员发现，如果他们降低参与线粒体活动的一种蛋白质的水平，他们可以纠正这些问题并逆转神经变性。“我认为这是一项非常酷的研究，”哈佛大学神经病学和神经生物学教授托马斯·施瓦茨说，他没有参与这项研究，但曾是王的博士后导师。
施瓦茨说，很明显，由毒素或由Parkin或PINK1突变引起的帕金森病病例涉及线粒体问题。但新的论文表明，由LRRK2基因驱动的帕金森病也受制于同样的机制，并暗示无法解释的病例可能也涉及清除细胞中缺陷线粒体的相同困难。“这是迄今为止最好的证据，表明即使是那些完全不同、不相关的自发病例——也与如何清除线粒体以及如何控制它们的运动有关——绝对引人入胜。”
一个仍然存在的问题是，为什么细胞生理学的普遍问题会导致帕金森病？施瓦茨和王都有假设：王说，导致帕金森病退化的大脑细胞——控制神经递质多巴胺释放的细胞——特别依赖能量并且容易受到压力。剥夺皮肤细胞的能量，它就不会有效地工作；剥夺多巴胺能神经元的能量，它可能会死亡，她补充道。
施瓦茨说，这些神经元在解剖结构上也很独特。它们有许多分支将它们与其他脑细胞连接起来，长度可达 4.5 米。线粒体分布在这些分支上，必须不断更新，每天每个细胞大约要清除 33,000 个旧线粒体。“这对细胞来说是一个令人震惊的负担，”施瓦茨说，他自己的研究探讨了线粒体如何沿着这些轴突移动。“这就是为什么即使线粒体的清除方式或受损蛋白质的处理方式略有减慢或出现缺陷，对于具有 4.5 米轴突的细胞来说也会成为一场重大危机，而对于肝细胞甚至大脑中其他地方的普通神经元来说也是如此。”他补充说，如果在帕金森病症状出现之前找到一种方法来衡量这种超负荷，可能会导致更早的诊断，从而避免造成不可逆转的损害。
周四发布的论文解决了由 PINK1 和 Parkin 突变引起的帕金森病如何与由LRRK2基因突变引起的帕金森病具有相同症状的谜团，已知 PINK1 和 Parkin 突变会影响线粒体，而LRRK2基因则与细胞如何清除垃圾有关。王和她的团队发现，当废弃的线粒体没有被正确地从细胞中清除时，就会出现问题，这种情况为这两个问题之间提供了联系。不同的突变可能以不同的方式作用于线粒体，但最终都会导致相同的线粒体功能障碍，王说。这些功能失调的线粒体还会产生毒素，很像发电厂，她说，进一步损害细胞。
哥伦比亚大学的病理学家和神经学家阿萨·阿贝利奥维奇（他没有参与这项研究）表示，这篇论文有效地将帕金森病的两条遗传途径联系起来：垃圾处理问题和细胞能量工厂出错时发生的毒素积累。然而，阿贝利奥维奇认为，推断这些问题也是非遗传性帕金森病的罪魁祸首仍然是推测性的。
王同意，在宣布可以通过修复线粒体问题来治愈疾病之前，她需要在其他帕金森病模型中测试她的理论。仅仅因为该团队在人类细胞和帕金森病的果蝇模型中发现了线粒体问题，“并不一定意味着在人类中，它是（帕金森病的）原因，”王说，“但表明它是一种可能性——[并]为未来在人类患者中寻找方向，看看降低这种蛋白质是否具有任何治疗益处。”