重组组织蛋白酶B和L促进α-突触核蛋白清除并恢复人源及鼠源α-突触核蛋白病理模型中的溶酶体功能

自噬-溶酶体途径对于维持神经元的稳态和生存至关重要，因此该系统的缺陷与神经退行性疾病（包括帕金森病（PD））相关。半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶B（CTSB）和组织蛋白酶L（CTSL）参与多种神经退行性疾病相关蛋白（如淀粉样蛋白、亨廷顿蛋白和朊病毒蛋白）的清除。虽然有研究表明CTSB和CTSL是α-突触核蛋白（SNCA）清除的介导因子，但它们的确切作用仍不清楚。我们此前证明重组前组织蛋白酶D可以增强体外和体内病理SNCA聚集体（aggregates）的清除，并恢复自噬功能。这些结果促使我们研究通过单独或联合给予重组人前组织蛋白酶B（rHsCTSB）和前组织蛋白酶L（rHsCTSL）来探讨这两种半胱氨酸蛋白酶在SNCA降解中的作用。我们在此证明，这两种蛋白酶都能被神经元细胞有效内吞并转运至溶酶体，在溶酶体中成熟为活性酶。用rHsCTSB或rHsCTSL处理均能减少Triton不溶性蛋白组分中存在的不同SNCA种类，以及通过Western blot、免疫荧光和ELISA分析的多种病理和结构特异性抗体敏感的SNCA种类。这些效应在所有使用的模型中均相似：携带SNCA A53T突变的PD患者诱导多能干细胞（iPSC）来源的多巴胺能神经元、离体器官型脑切片和人SNCA过表达Thy1小鼠的原代神经元培养。有趣的是，我们的数据目前并未表明两种半胱氨酸蛋白酶联合应用时具有协同效应。作为未来治疗研究的概念验证，颅内注射两种重组酶可减少具有SNCA病理的转基因小鼠模型（Ctsd敲除）大脑中的SNCA。此外，重组CTSB和CTSL治疗改善了溶酶体/自噬功能，表现为β-葡萄糖脑苷脂酶（GCase）活性和SQSTM1（p62）水平的恢复。此外，在神经元细胞中，SNCA依赖的突触缺陷以及毒性在治疗后减少。这些发现表明，增强溶酶体CTSB或CTSL可有效降解病理相关的SNCA，提示了一种基于蛋白酶的治疗策略，可能用于PD和其他突触核蛋白病。