Mito-TEMPO 通过增强 Sod2 介导的线粒体自噬、降低氧化应激,提高 npc1 敲除斑马鱼存活率
Mito-TEMPO improves survival rates in npc1-knockout zebrafish by reducing oxidative stress and enhancing mitophagy via Sod2.
Mito-TEMPO 在 npc1 敲除斑马鱼模型中提高存活率,减轻胆固醇蓄积与肝功能损伤。机制上,npc1 缺失伴随 Sod2 表达下调、氧化应激升高及线粒体自噬缺陷;Mito-TEMPO 通过增强 SOD2 促进 PINK1/Parkin 依赖性线粒体自噬、缓解氧化应激。研究支持 Mito-TEMPO 作为 NPC 病的潜在治疗药物、SOD2 作为潜在靶点。
尼曼匹克C型病是一种罕见的常染色体隐性溶酶体贮积病,由NPC1(占95%)或NPC2(占5%)基因突变引起,导致未酯化胆固醇和鞘脂在溶酶体中蓄积,婴幼儿期发病者多在20岁前死亡[1]。目前唯一获批的药物Miglustat仅能延缓病程,对全身性病变效果有限[1][4];羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)在动物模型和早期临床试验中显示出重新分配溶酶体胆固醇的潜力[1][2][8],而组蛋白去乙酰化酶抑制剂Vorinostat虽能逆转NPC1相关的肝功能障碍,却不能延长生存[5]。在病理机制上,NPC1缺失还引起线粒体胆固醇蓄积、活性氧过量生成和线粒体自噬缺陷[2][3][6][7],胆固醇蓄积与自噬障碍被视为该病中并行的两条病理通路,联合干预被认为可能优于单一靶点策略[2][6]。
基于此,本文作者利用其团队此前用CRISPR/Cas9建立的npc1敲除(npc1-KO)斑马鱼模型展开研究。蛋白质组学分析发现NPC1-KO斑马鱼中Sod2表达显著下降,遂选取线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO作为候选药物,并以β-CD为阳性对照。分子对接显示Mito-TEMPO可与斑马鱼Sod2(−7.2 kcal/mol)和人SOD2(−7.0 kcal/mol)高亲和力结合。100 μM Mito-TEMPO处理显著提高NPC1-KO斑马鱼60天生存率,疗效与2.5 mM β-CD相当,同时降低肝脏和肠道的脂质、胆固醇蓄积及AST、ALT水平,回降整体ROS和丙二醛水平并恢复Sod2表达。U18666A诱导的HepG2细胞模型中,12.5、25、50 μM Mito-TEMPO呈剂量依赖性降低胆固醇蓄积、恢复线粒体膜电位、减少晚期凋亡并恢复SOD2表达。机制上,pmCherry-GFP-LC3B和pmCherry-GFP-FIS1双荧光报告系统证实Mito-TEMPO促进线粒体自噬通量,PINK1和PARK2上调、p62下调提示与PINK1/Parkin通路相关;SOD2过表达可模拟其疗效,SOD2 shRNA则能逆转其作用,从而确认Mito-TEMPO通过上调SOD2同时发挥抗氧化和促线粒体自噬的双重效应。
相对已有认识,本文的推进之处在于将SOD2增强与NPC1疾病的体内治疗直接关联——正如作者所述,此前尚无体内研究验证SOD2增强能否直接改善NPC表型;同时将氧化应激抑制与线粒体自噬恢复整合于同一干预策略,呼应了HP-β-CD联合自噬诱导剂的思路[2]。需指出的是,本研究疗效证据仍限于斑马鱼和体外细胞模型,处理集中在早期阶段,对病程中后期及神经症状的影响尚不清楚;SOD2具体通过何种分子节点调控PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,也有待进一步阐明。
- 1.Treatment trials in Niemann-Pick type C disease · Metab Brain Dis 2021
- 2.Impaired autophagy in the lipid-storage disorder Niemann-Pick type C1 disease · Cell Rep 2013
- 3.Cholesterol accumulation is associated with lysosomal dysfunction and autophagic stress in Npc1 -/- mouse brain · Am J Pathol 2007
- 4.Miglustat for treatment of Niemann-Pick C disease: a randomised controlled study · Lancet Neurol 2007
- 5.Histone deacetylase inhibitor treatment dramatically reduces cholesterol accumulation in Niemann-Pick type C1 mutant human fibroblasts · Proc Natl Acad Sci U S A 2011
- 6.Targeting the autophagy-NAD axis protects against cell death in Niemann-Pick type C1 disease models · Cell Death Dis 2024
- 7.NPC1 is required for postnatal islet β cell differentiation by maintaining mitochondria turnover · Theranostics 2024
- 8.Long-term administration of intravenous Trappsol® Cyclo™ (HP-β-CD) results in clinical benefits and stabilization or slowing of disease progression in patients with Niemann-Pick disease type C1: Results of an international 48-week Phase I/II trial · Mol Genet Metab Rep 2023
来源:顶刊论文(社媒热度) · doi.org