《科學》子刊：科學家首次證實正常的LRRK2基因也會促進帕金森病，90%發病原因不明的患者或許也有救了｜科學大發現

當我們說到神經退行性疾病，除了阿爾茨海默病，就是帕金森了。近年來帕金森發病人數暴漲，可是我們仍然對這種疾病近乎一無所知。

在所有的帕金森病例中，90%的疾病發病原因不明，被稱為特發性帕金森（iPD）；剩下的10%具有較為明確的遺傳基礎，表現出家族發病趨勢，其中LRRK2錯義突變是常染色體顯性遺傳帕金森病最常見的原因，患者LRRK2蛋白過量表達，這樣的病例佔了整體病例的3%。[1,2]

不過實際上我們遠遠低估了LRRK2在帕金森病中的重要性！近期的《科學轉化醫學》刊登了匹茲堡大學研究者的新發現——無論是否突變，LRRK2都在帕金森病發展中有關鍵作用，無突變的特發性帕金森患者也存在LRRK2蛋白過度激活，神經元細胞自噬功能受損，導致α-突觸核蛋白的異常積累，參與帕金森疾病發展[3]！

換句話說，無論是否存在LRRK2突變，帕金森患者可能都存在LRRK2蛋白過度活躍的問題，那麼LRRK2抑製劑可能是治療帕金森病的好方法！

LRRK2是目前為止與帕金森關聯最大的單個基因，2004年才被研究者發現[4]。研究者認為，最常見的LRRK2錯義突變會導致LRRK2蛋白激酶過度活躍，這與帕金森的發病有關[5]。

LRRK2蛋白的作用底物是包含Rab10的一系列蛋白，這些蛋白在維持細胞內運輸、自噬等功能上有關鍵作用[6]，LRRK2則會抑制它們的功能。

不過LRRK2蛋白本身在細胞內表達量很低，如何在細胞精度上檢測它的活性是一大難點。

針對這個問題，匹茲堡大學研究者開發了一種新的檢測方法。LRRK2蛋白激活條件下，其蛋白序列Ser1292位點會發生磷酸化[7,8]；另一方面，和14-3-3蛋白結合會降低LRRK2的活性[9]。通過檢測這兩種信號，研究者就能夠間接地測定LRRK2蛋白的活性了。

從上至下：正常細胞/LRRK2突變細胞/LRRK2缺失細胞

用這種方法，研究者檢測了7名死於特發性帕金森的患者和8名相應年齡無帕金森死者的大腦。對照組大腦黑質的多巴胺神經元中，Ser1292磷酸化和Rab10水平很低，14-3-3蛋白水平較高，說明對照組腦內LRRK2蛋白活性很低；而帕金森患者腦內Ser1292和Rab10信號分別是6倍和4倍，14-3-3蛋白卻只有對照組的五分之一，說明特發性帕金森患者腦內居然也存在LRRK2的過度激活！

LRRK2也在小膠質細胞中表達[10]。同樣，來自帕金森患者的小膠質細胞Ser1292信號水平是對照組的2倍。

可見帕金森患者Ser1292、Rab10信號增加，14-3-3信號降低，表示LRRK2活性增加

隨後研究者又檢測了兩種臨床常用的帕金森大鼠模型，魚藤酮導致的線粒體損傷模型[11]和hSNCA基因工程介導的α-突觸核蛋白過表達模型[12]。果然，這兩種模型鼠腦中均出現了LRRK2的過度激活！

魚藤酮模型

基因工程模型

那麼具體是什麼機制激活了LRRK2呢？

在這兩種動物模型中，都存在α-突觸核蛋白過表達，導致其形成寡聚體和磷酸化，而這兩種形式都會損傷線粒體的功能[13]，增加活性氧（ROS）的形成。研究者猜測，很有可能是活性氧激活了LRRK2！

為了驗證這個猜測，研究者用過氧化氫處理了正常基因型的細胞，結果顯示隨著過氧化氫劑量的增加，LRRK2蛋白果然被逐漸激活，而且使用抗氧化劑α-生育酚還可以阻斷這種激活作用！

看來就是活性氧的鍋了！

過氧化氫導致LRRK2信號增強，抗氧化劑α-生育酚阻斷該作用

那麼，既然知道了特發性帕金森也存在LRRK2激酶激活的情況，LRRK2激酶抑製劑是不是可以延緩疾病的發展呢？

研究者給魚藤酮誘導期間的大鼠服用了LRRK2激酶抑製劑PF-360。魚藤酮顯著增加了大鼠腦內的LRRK2激酶活性，PF-360則有效地阻斷了這種誘導，而且還阻止了磷酸化α-突觸核蛋白的積累！

LRRK2抑製劑阻止了LRRK2激活

LRRK2抑製劑顯著減少了α-突觸核蛋白的積累

研究者進一步分析了α-突觸核蛋白積累的原因，發現大鼠腦內自噬的標誌物Lamp1顯著降低，這與患者腦內檢測的結果是一致的，表明存在自噬功能障礙，這導致神經元不能及時清除大腦「廢物」，造成α-突觸核蛋白的異常積累。

患者腦內自噬標誌物Lamp1顯著降低

本研究的通訊作者J.T. Greenamyre博士在採訪中說道，「我們的研究結果表明，帕金森病的遺傳和環境因素都可以與LRRK2蛋白活性聯繫起來。這是很重要的，因為正在為少數LRRK2突變患者開發的藥物，很可能會讓更多患者受益。」[14]

研究者們計划下一步繼續探究，是否可以預防由LRRK2過度活躍導致的神經變性，並確定將環境壓力因素與LRRK2激活聯繫起來的機制。

去年年底，第一個LRRK2抑製劑1期臨床結束，試驗結果喜人[15]。期盼研究者快快搞清LRRK2的角色定位，或許多年不見進展的帕金森病，很快就要迎來新療法了~

編輯神叨叨

說到帕金森，我們對這個疾病的了解真是太少了，甚至很可能是錯誤的。想知道具體怎麼回事嗎？快打開《Medical Trend》了解一下吧！

參考資料：

[1] C. Paisán-Ruiz, S. Jain, E. W. Evans, W. P. Gilks, J. Simón, M. van der Brug, A. López de Munain, S. Aparicio, A. M. Gil, N. Khan, J. Johnson, J. R. Martinez, D. Nicholl, I. M. Carrera, A. S. Peňa, R. de Silva, A. Lees, J. F. Marti-Massó, J. Pérez-Tur, N. W. Wood, A. B. Singleton, Cloning of the gene containing mutations that cause PARK8-linked Parkinson』s disease. Neuron 44, 595–600 (2004).[2]A. Zimprich, S. Biskup, P. Leitner, P. Lichtner, M. Farrer, S. Lincoln, J. Kachergus, M. Hulihan, R. J. Uitti, D. B. Calne, A. J. Stoessl, R. F. Pfeiffer, N. Patenge, I. C. Carbajal, P. Vieregge, F. Asmus, B. Müller-Myhsok, D. W. Dickson, T. Meitinger, T. M. Strom, Z. K. Wszolek, T. Gasser, Mutations in LRRK2 cause autosomal-dominant parkinsonism with pleomorphic pathology. Neuron 44, 601–607 (2004).

[3]http://stm.sciencemag.org/content/10/451/eaar5429

[4]Paisán-Ruíz C, Jain S, Evans EW, Gilks WP, Simón J, van der Brug M, López de Munain A, Aparicio S, Gil AM, Khan N, Johnson J, Martinez JR, Nicholl D, Carrera IM, Pena AS, de Silva R, Lees A, Martí-Massó JF, Pérez-Tur J, Wood NW, Singleton AB (November 2004). "Cloning of the gene containing mutations that cause PARK8-linked Parkinson"s disease". Neuron. 44 (4): 595–600. doi:10.1016/j.neuron.2004.10.023. PMID 15541308[5]E. Greggio, S. Jain, A. Kingsbury, R. Bandopadhyay, P. Lewis, A. Kaganovich, M. P. van der Brug, A. Beilina, J. Blackinton, K. J. Thomas, R. Ahmad, D. W. Miller, S. Kesavapany, A. Singleton, A. Lees, R. J. Harvey, K. Harvey, M. R. Cookson, Kinase activity is required for the toxic effects of mutant LRRK2/dardarin. Neurobiol. Dis. 23, 329–341(2006).

[6]M. Steger, F. Tonelli, G. Ito, P. Davies, M. Trost, M. Vetter, S. Wachter, E. Lorentzen,G. Duddy, S. Wilson, M. A. S. Baptista, B. K. Fiske, M. J. Fell, J. A. Morrow, A. D. Reith, D. R. Alessi, M. Mann, Phosphoproteomics reveals that Parkinson』s disease kinase LRRK2 regulates a subset of Rab GTPases. eLife 5, e12813 (2016).

[7]K. B. Fraser, A. B. Rawlins, R. G. Clark, R. N. Alcalay, D. G. Standaert, N. Liu; Parkinson』s Disease Biomarker Program, A. B. West, Ser(P)-1292 LRRK2 in urinary exosomes is elevated in idiopathic Parkinson』s disease. Mov. Disord. 31, 1543–1550 (2016).[8] Z. Sheng, S. Zhang, D. Bustos, T. Kleinheinz, C. E. Le Pichon, S. L. Dominguez, H. O. Solanoy, J. Drummond, X. Zhang, X. Ding, F. Cai, Q. Song, X. Li, Z. Yue, M. P. van der Brug, D. J. Burdick, J. Gunzner-Toste, H. Chen, X. Liu, A. A. Estrada, Z. K. Sweeney, K. Scearce-Levie, J. G. Moffat, D. S. Kirkpatrick, H. Zhu, Ser1292 autophosphorylation is an indicator of LRRK2 kinase activity and contributes to the cellular effects of PD mutations. Sci. Transl. Med. 4, 164ra161 (2012).

[9]N. J. Lavalley, S. R. Slone, H. Ding, A. B. West, T. A. Yacoubian, 14-3-3 Proteins regulate mutant LRRK2 kinase activity and neurite shortening. Hum. Mol. Genet. 25, 109–122(2016).

[10]M. S. Moehle, P. J. Webber, T. Tse, N. Sukar, D. G. Standaert, T. M. DeSilva, R. M. Cowell, A. B. West, LRRK2 inhibition attenuates microglial inflammatory responses.J. Neurosci. 32, 1602–1611 (2012).

[11]J. T. Greenamyre, J. R. Cannon, R. Drolet, P.-G. Mastroberardino, Lessons from the rotenone model of Parkinson』s disease. Trends Pharmacol. Sci. 31, 141–142 (2010).[12]A. Ulusoy, M. Decressac, D. Kirik, A. Bj?rklund, Viral vector-mediated overexpression of a-synuclein as a progressive model of Parkinson』s disease. Prog. Brain Res. 184,89–111 (2010).

[13]R. Di Maio, P. J. Barrett, E. K. Hoffman, C. W. Barrett, A. Zharikov, A. Borah, X. Hu, J. McCoy, C. T. Chu, E. A. Burton, T. G. Hastings, J. T. Greenamyre, a-Synuclein binds to TOM20 and inhibits mitochondrial protein import in Parkinson』s disease. Sci. Transl. Med. 8, 342ra378 (2016).

[14]https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180726090040.htm

[15]http://parkinsonslife.eu/strong-results-announced-lrrk2-inhibitor-parkinsons-clinical-trial/

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本文作者 | 代絲雨

「希望疾病也能回頭。」

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