靶向溶酶体pH可恢复GBA1突变帕金森病中的线粒体质量控制

背景：编码溶酶体酶β-葡萄糖脑苷脂酶（GCase）的葡萄糖脑苷脂酶基因（GBA1）的杂合突变是帕金森病（PD）的遗传风险因素。GBA1突变对多巴胺能神经元功能，特别是对溶酶体功能、线粒体自噬和线粒体生物能量学影响的病理生理学后果尚不清楚。 方法：研究使用了来自GBA1-PD患者的诱导多能干细胞（iPSCs）生成的成纤维细胞和多巴胺能神经元。进行活细胞成像以测量溶酶体酸化、蛋白酶活性、线粒体膜电位和线粒体自噬。使用透射电子显微镜检查线粒体形态和自噬囊泡。通过Seahorse测定法测量耗氧率。使用荧光寿命成像结合福斯特共振能量转移（FLIM-FRET）量化V-ATPase组装，药理学干预包括雷帕霉素和酸性纳米颗粒。 结果：在GBA1突变的多巴胺能神经元中，GCase活性、溶酶体酸化、蛋白酶活性、线粒体自噬和线粒体生物能量功能均受损。线粒体碎片化，膜电位和耗氧量降低。雷帕霉素复合物1（MTORC1）的机制靶点被持续磷酸化，FLIM-FRET测量证实了溶酶体V-ATPase组装受损，雷帕霉素处理可逆转此现象。雷帕霉素和靶向溶酶体的酸性纳米颗粒挽救了溶酶体pH，并恢复了GBA1突变多巴胺能神经元中的线粒体自噬、线粒体膜电位和线粒体氧化磷酸化复合物水平。 结论：我们揭示了GBA1突变与线粒体功能障碍之间的新机制联系，即MTORC1激活驱动的V-ATPase组装破坏损害了溶酶体酸化。这导致线粒体自噬受损，进而引起线粒体功能障碍，损害多巴胺能细胞功能和命运。使用雷帕霉素或酸性纳米颗粒进行药理学干预可恢复溶酶体pH并挽救线粒体功能，这代表了一种针对GBA1-PD的新治疗策略。