mGluR1在SCA3/MJD能量代谢障碍中的作用及机制研究

Spinocerebellar ataxia type 3/Machado-Joseph disease (SCA3/MJD) is a neurodegenerative disorder with clinical heterogeneity as well as high mortality and disability. To date, the pathogenesis has not been fully elucidated and has no effective therapy. We previously found lower ATP and higher mGluR1 levels in the peripheral blood mononuclear cells of SCA3/MJD patients. In this study, in a larger SCA3/MJD cohort, we intend to validate the different level of energy metabolites and the expression of mGluR1 pathway molecules, to explore the potential biomarkers as indication and valuation of the phenotype and disease progression, and to investigate the molecular mechanism of mGluR1 pathway in energy metabolism dysfunction in SCA3/MJD. In addition, we aimed to analyze the potential therapeutic effects of mGluR1 in the neurons derive from UiPSCs and in the mice model. The study will provide new clues to elucidate the pathogenesis and therapy prospect of SCA3/MJD.

脊髓小脑性共济失调3型/马查多-约瑟夫病（SCA3/MJD）是一种高致死率和致残率的神经退行性疾病，其发病机制尚未阐明，缺乏有效治疗方法。我们前期研究发现在SCA3/MJD患者PBMCs中ATP产生呈下降趋势，mGluR1表达呈上升趋势。本研究拟扩大SCA3/MJD样本筛选并验证病例组与对照组能量代谢物水平、mGluR1通路分子表达水平，寻找可用于评估临床表型和疾病进展的生物标志物；并在SCA3/MJD患者UiPSCs分化的神经元和转基因小鼠模型中通过应用mGluR1拮抗剂/激动、siRNA沉默/过表达mGluR1及下游关键分子干预mGluR1的活性/表达，明确mGluR1通路在SCA3/MJD能量代谢障碍中的分子机制及治疗作用。本研究首次从mGluR1通路的角度，深入探讨SCA3/MJD能量代谢障碍发病机制，并为推动mGluR1成为该类疾病治疗靶点的临床转化提供新证据。

脊髓小脑性共济失调3型/马查多-约瑟夫（spinocerebellar ataxia type3/Machado-Joseph disease, SCA3/MJD）是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，发病机制复杂，尚无特效治疗，寻找与疾病发生发展有关的生物标志物，对于疾病早期干预、疾病严重程度评估、发病机制研究及治疗靶点探索具有重要意义。在细胞模型中，本研究建立稳定表达SCA3野生型和突变型的细胞株，进行细胞活性及线粒体功能指标包括线粒体膜电位，细胞SOD酶活性，胞内活性氧以及线粒体呼吸链复合物酶活性的检测研究了线粒体功能障碍的表现，并探讨了mGluR1在细胞模型中的表达情况；此外，还证明通过药物改善线粒体功能可以改善细胞的表型。在SCA3/MJD患者来源的iPSCs细胞中，检测线粒体功能和形态学障碍，包括能代谢障碍指标，并检查mGluR1能量代谢通路各关键分子的表达情况。在SCA3/MJD在通过基因确诊后的SCA3/MJD有临床表型的患者、SCA3/MJD临床前期的患者和正常对照者的血清血浆，研究患者线粒体单倍群及可能出现的突变；通过Seahorse XF-96仪器检测了SCA3/MJD患者外周血PBMCs线粒体压力测试及糖酵解压力测试，研究SCA3/MJD患者的线粒体基础呼吸水平、最大呼吸能力、储备呼吸能力及ATP产量；通过代谢组学研究SCA3/MJD患者代谢的异常，并寻找与发病有关的生物标志物；并通过给SCA3/MJD患者口服线粒体保护剂，评估治疗效果。本研究发现SCA3/MJD细胞模型存在线粒体功能损害，线粒体数目减少，形态有改变，mGluR1等表达下降；线粒体单倍群N9a与中国人群SCA3/MJD相关，线粒体单倍群类型与SCA3/MJD的CAG重复拷贝数无关；SCA3/MJD共济失调前期和共济失调期患者均存在嘌呤代谢及组氨酸代谢紊乱；服用线粒体保护剂可改善SCA3/MJD患者共济失调症状的进展。