研究人員長期以來一直認為，線粒體（細胞的發電廠）的問題是某些帕金森病病例的根本原因。現在，一項新的研究詳細描述了這些問題，並表明它們可能形成一條共同的線索，將先前無法解釋的病例與由不同基因異常或毒素引起的病例聯絡起來。
非營利組織邁克爾·J·福克斯基金會是抗擊帕金森病研究和宣傳的領導中心，其研究主任馬爾科·巴普蒂斯塔表示，在帕金森病的不同疑似病因背後找到共同的機制，意味著可能也存在衡量、治療或治癒它的共同方法。
這項發表在週四《細胞幹細胞》上的研究確實找到了一種可能逆轉帕金森病損害的方法——但僅限於單個細胞和果蠅。巴普蒂斯塔說，找到一種在人類身上也能達到同樣效果的治療方法將具有挑戰性。
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大約一百萬美國人患有帕金森病，其特徵是運動問題，並可能導致其他症狀，包括認知和胃腸道困難。大約 1% 到 2% 的病例與LRRK2基因的突變有關，而與稱為PINK1和Parkin的基因相關的病例則少得多。接觸有毒化學物質等環境因素也可能導致帕金森病，儘管大多數病例沒有明顯的病因。
在新論文中，斯坦福大學神經外科助理教授王欣南及其同事表明，幾種型別的帕金森病患者的線粒體動力不足，這些線粒體還會釋放有毒化學物質。在觀察該疾病的果蠅模型以及從患者身上提取的細胞後，研究人員發現，如果他們降低參與線粒體活動的一種蛋白質的水平，他們可以糾正這些問題並逆轉神經變性。“我認為這是一項非常酷的研究，”哈佛大學神經病學和神經生物學教授托馬斯·施瓦茨說，他沒有參與這項研究，但曾是王的博士後導師。
施瓦茨說，很明顯，由毒素或由Parkin或PINK1突變引起的帕金森病病例涉及線粒體問題。但新的論文表明，由LRRK2基因驅動的帕金森病也受制於同樣的機制，並暗示無法解釋的病例可能也涉及清除細胞中缺陷線粒體的相同困難。“這是迄今為止最好的證據，表明即使是那些完全不同、不相關的自發病例——也與如何清除線粒體以及如何控制它們的運動有關——絕對引人入勝。”
一個仍然存在的問題是，為什麼細胞生理學的普遍問題會導致帕金森病？施瓦茨和王都有假設：王說，導致帕金森病退化的大腦細胞——控制神經遞質多巴胺釋放的細胞——特別依賴能量並且容易受到壓力。剝奪皮膚細胞的能量，它就不會有效地工作；剝奪多巴胺能神經元的能量，它可能會死亡，她補充道。
施瓦茨說，這些神經元在解剖結構上也很獨特。它們有許多分支將它們與其他腦細胞連線起來，長度可達 4.5 米。線粒體分佈在這些分支上，必須不斷更新，每天每個細胞大約要清除 33,000 箇舊線粒體。“這對細胞來說是一個令人震驚的負擔，”施瓦茨說，他自己的研究探討了線粒體如何沿著這些軸突移動。“這就是為什麼即使線粒體的清除方式或受損蛋白質的處理方式略有減慢或出現缺陷，對於具有 4.5 米軸突的細胞來說也會成為一場重大危機，而對於肝細胞甚至大腦中其他地方的普通神經元來說也是如此。”他補充說，如果在帕金森病症狀出現之前找到一種方法來衡量這種超負荷，可能會導致更早的診斷，從而避免造成不可逆轉的損害。
週四釋出的論文解決了由 PINK1 和 Parkin 突變引起的帕金森病如何與由LRRK2基因突變引起的帕金森病具有相同症狀的謎團，已知 PINK1 和 Parkin 突變會影響線粒體，而LRRK2基因則與細胞如何清除垃圾有關。王和她的團隊發現，當廢棄的線粒體沒有被正確地從細胞中清除時，就會出現問題，這種情況為這兩個問題之間提供了聯絡。不同的突變可能以不同的方式作用於線粒體，但最終都會導致相同的線粒體功能障礙，王說。這些功能失調的線粒體還會產生毒素，很像發電廠，她說，進一步損害細胞。
哥倫比亞大學的病理學家和神經學家阿薩·阿貝利奧維奇（他沒有參與這項研究）表示，這篇論文有效地將帕金森病的兩條遺傳途徑聯絡起來：垃圾處理問題和細胞能量工廠出錯時發生的毒素積累。然而，阿貝利奧維奇認為，推斷這些問題也是非遺傳性帕金森病的罪魁禍首仍然是推測性的。
王同意，在宣佈可以透過修復線粒體問題來治癒疾病之前，她需要在其他帕金森病模型中測試她的理論。僅僅因為該團隊在人類細胞和帕金森病的果蠅模型中發現了線粒體問題，“並不一定意味著在人類中，它是（帕金森病的）原因，”王說，“但表明它是一種可能性——[並]為未來在人類患者中尋找方向，看看降低這種蛋白質是否具有任何治療益處。”