靶向溶酶体pH恢复GBA1突变帕金森病中的线粒体质量控制

背景：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，该基因编码溶酶体酶β-葡萄糖脑苷脂酶（GCase）。GBA1突变对多巴胺能神经元功能的病理生理后果，特别是对溶酶体功能、线粒体自噬和线粒体生物能学的影响，仍不清楚。方法：本研究使用了来源于GBA1-PD患者的诱导多能干细胞（iPSC）衍生的成纤维细胞和多巴胺能神经元。采用活细胞成像测量溶酶体酸化、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实验测量耗氧率。使用荧光寿命成像结合福斯特共振能量转移（FLIM-FRET）定量V-ATP酶组装，药理学干预包括雷帕霉素和酸性纳米颗粒。结果：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功能均受损。线粒体碎片化，膜电位和耗氧量降低。雷帕霉素机制靶标复合物1（MTORC1）被组成性磷酸化，FLIM-FRET测量证实溶酶体V-ATP酶组装受损，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可挽救GBA1突变多巴胺能神经元中的溶酶体pH，并恢复线粒体自噬、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，即由MTORC1激活驱动的V-ATP酶组装破坏损害了溶酶体酸化，导致线粒体自噬受损，进而引起线粒体功能障碍，损害多巴胺能细胞的功能和命运。使用雷帕霉素或酸性纳米颗粒的药理学干预可恢复溶酶体pH并挽救线粒体功能，为GBA1-PD提供了一种新的治疗方法。