半乳糖神经酰胺酶缺乏与Krabbe病脑白质的病理异常

Krabbe病（KD）是一种常染色体隐性遗传病，由编码溶酶体酶半乳糖神经酰胺酶（GALC）的GALC基因功能缺失突变引起。GALC的功能缺陷对产生髓鞘的细胞具有毒性，导致中枢和外周神经系统的进行性脱髓鞘。据推测，只能由GALC降解的psychosine的积累是病理级联反应的主要启动因素。尽管GALC在KD病理机制中发挥核心作用，但蛋白质水平上对GALC缺乏的研究在很大程度上是缺失的，部分原因是该领域缺乏灵敏的抗体。利用两种能够检测内源性水平GALC的定制抗体，我们证明GALC蛋白主要定位于婴儿脑白质的少突胶质细胞，与其在髓鞘形成中的功能作用一致。通过western blotting，成熟GALC也可定量检测为26 kDa条带，并与脑组织中的酶活性相关。p.Ile562Thr多态性变异在KD人群中过度表达，与成熟GALC蛋白和活性降低相关。在三个婴儿型KD病例中，GALC的纯合无效突变导致总GALC蛋白和活性缺乏。有趣的是，尽管GALC活性缺失，但在晚发型KD脑中，使用我们的定制抗体进行的夹心ELISA检测到正常水平的总GALC蛋白，这表明该测定法有潜力区分婴儿型和晚发型KD病例。在婴儿型KD病例中，我们量化了psychosine水平增加5倍，并观察到酸性神经酰胺酶（psychosine产生的关键酶）水平增加，以及高糖基化溶酶体相关膜蛋白1（溶酶体激活的标志物）在脑室周围白质（主要的病理脑区）中水平增加，与年龄匹配的正常对照相比。尽管在这些病例中观察到几乎完全的脱髓鞘，我们量化了早期婴儿型病例（死亡年龄10个月）与进展较慢的婴儿型病例（死亡年龄21个月）相比，白质中globoid细胞（KD的病理标志）和CD8阳性T淋巴细胞（多发性硬化的病理标志）均增加约3倍，这表明临床严重程度与神经病理学之间存在正相关。总之，我们的发现增进了对正常和KD脑白质中GALC蛋白生物学的理解。我们还揭示了新的神经病理学变化，可能为理解KD发病机制提供见解。