RhoT蛋白氧化对晚发型MADD伴感觉神经病线粒体异常和能量代谢障碍的机制研究

Late-onset multiple acyl-coA dehydrogenation deficiency with sensory neuropathy (MADD-NS) is a disabling disorder that has been recently recognized in China. However, the pathogenic mechanisms of late-onset MADD-NS are still unclear. RhoT is a Rho-like small GTPase that can interact directly with a variety of proteins, and plays an important regulatory role in mitochondrial dynamics and energy metabolism in neuronal cells. In our preliminary study, oxidative stress and mitochondrial abnormalities are found in sensory neuronal cells of late-onset MADD-NS, and RhoT may be one of the important convergent factors. Therefore, we will establish several cell and animal models by vector transfections, RNA interference, and adeno-associated virus mediated vectors injections, and then explore the pathways caused by oxidative RhoT associated with mitochondrial transport, mitochondrial fission/fusion, and metabolism changes. Meanwhile, we will perform epigenetic and proteomic researches in affected neuronal cells through specific-pathway RNA chip and two-dimensional protein electrophoresis. Owing to the abnormalities of β-oxidation in sensory peripheral nerve, Rho-T crosstalk may be associated with mitochondrial dysfunctions and metabolism abnormalities in late-onset MADD-NS. The research about the pathogenic mechanisms will provide possible therapeutic targets for late-onset MADD-NS.

晚发型多酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（MADD）伴感觉神经病是一种最近被认识的致残性疾病，其感觉神经受累的机制尚不清楚。RhoT是一种Rho样小GTP酶，能与多种蛋白因子直接发生作用，对神经细胞内线粒体动力学和能量代谢有重要的调节作用。我们的前期研究发现晚发型MADD伴感觉神经病患者的感觉神经细胞内存在异常的氧化应激和线粒体异常，RhoT蛋白可能是其中重要的交集靶点。本课题拟采用RNA干扰和腺病毒包装质粒进行多种细胞和动物实验，研究氧化应激状态下RhoT蛋白介导的线粒体运输、线粒体分裂融合、能量代谢通路的改变规律，同时采用特异性通路RNA芯片技术和二维蛋白电泳技术，对病变神经细胞的表观遗传学和蛋白组学展开研究。探讨周围感觉神细胞内脂肪酸β氧化异常，通过RhoT蛋白的串话从多条通路促发细胞内线粒体异常与能量代谢障碍的病理过程，揭示晚发型MADD伴感觉神经病的致病机制，为该病的治疗提供可能的靶点。

多酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（multiple acyl-CoA dehydrogenation deficiency, MADD）是一种脂质沉积性肌病。该病在国内相对常见，但是其临床和基础方面尚研究不足，特别是伴随感觉神经的MADD患者的致病机制不详。通过课题组的总结荟萃，以及与国内该领域的学者相互交流，目前认为中国MADD患者主要由ETFDH基因突变导致，而且在中国人群，MADD是一种相对常见的脂代谢障碍性肌病。课题组在国家自然基金的资助下，对MADD患者临床、肌肉影像、基因突变等方面进行了系统深入的研究，首次报道多数MADD患者同时伴随高同型半胱氨酸血症；下肢肌肉核磁显示的小腿比目鱼肌水肿改变信号具有很高的诊断特异性；个别MADD患者可以出现严重的弯腰低头综合征。课题组发现部分MADD患者可以合并不同程度的感觉神经损害，称其为MADD伴随感觉神经病（MADD with sensory neuropathy, MADD-SN），其感觉神经受损症状对核黄素治疗不敏感，发病机制尚不清楚。我们研究发现转导ETFDH基因突变体的神经细胞神经突起减少，细胞内氧化应激增高，线粒体转运相关的细胞骨架蛋白氧化异常，特别是RhoT1和kinesin1蛋白。免疫荧光染色也显示突变细胞内线粒体成大颗粒状聚集在细胞核周边，细胞周边的线粒体显著减少。给予线粒体保护剂或者抗氧自由基药物，可以部分改善这种病理改变。我们的研究提示神经细胞ETFDH基因突变后，氧化损伤可能损伤神经细胞的线粒体轴浆转运，进而导致轴索性周围神经病。此外，我们研究还发现个别MADD-SN患者可以急性起病，类似于格林巴利综合征，在临床上极易造成误诊。课题组发现中性脂肪贮积症伴肌病患者的肌细胞内出现显著的自噬上调，但是在病程的后期溶酶体降解自噬底物的能力下降，其发生机制和ATP质子泵异常有直接关系，最终导致肌纤维内出现镶边空泡结构。总之，在该项国家自然基金的资助下，课题团队在脂质代谢性肌病和轴浆转运相关蛋白周围神经病方面进行了一系列的临床和基础研究。在课题组单位建立和完善了代谢性肌病的研究平台，为科室的学科发展开拓了新的研究方向。