作者的前期實(shí)驗(yàn)已證明膽固醇可通過(guò)損害自噬水平來(lái)影響MAPT（微管相關(guān)tau蛋白)和β-淀粉樣蛋白（Aβ）的清除。且膽固醇影響這兩種AD關(guān)鍵因子代謝的重要因素與細(xì)胞內(nèi)特定細(xì)胞器中的膽固醇水平增加有關(guān)，而不是總膽固醇水平的變化。

在線粒體中，膽固醇介導(dǎo)谷胱甘肽（GSH）耗盡，在Aβ的作用下，自噬相關(guān)蛋白ATG4B被氧化抑制，最終導(dǎo)致自噬體的形成增加。相反，內(nèi)吞體-溶酶體膜中膽固醇的升高會(huì)損害自噬體和溶酶體融合的能力，導(dǎo)致富含MAPT和Aβ的自噬囊泡堆積。

近期研究中作者還發(fā)現(xiàn)高膽固醇也可影響線粒體自噬（圖1），線粒體內(nèi)的膽固醇富集，可通過(guò)降低線粒體的抗氧化防御能力，增加Aβ誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，從而達(dá)到PINK-PRKN信號(hào)激活所必需的閾值（PINK1-PRKN通路更易被激活）。

體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及在APPswe/PS1dE9雙轉(zhuǎn)基因伴甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子2（SREBF2）激活的AD小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)高膽固醇均可阻斷抑制線粒體自噬。然而，根據(jù)膽固醇的慢性變化和AD的進(jìn)展，可以觀察到兩實(shí)驗(yàn)之間的差異。在暴露于寡聚形態(tài)Aβ的SH-SY5Y（神經(jīng)母細(xì)胞瘤）細(xì)胞中,膽固醇水平增加可刺激線粒體自噬體的產(chǎn)生，但由于線粒體自噬體-溶酶體復(fù)合體的形成減少，導(dǎo)致了整體線粒體自噬水平受損（圖1）。

同樣，在SREBF2小鼠的胚胎神經(jīng)元中，Aβ的孵育有利于PINK1在線粒體上的穩(wěn)定及后續(xù)的線粒體自噬體的形成，而不依賴(lài)于PRKN的募集。此外，據(jù)描述在自噬體合形成的初期階段需要線粒體ROS的瞬時(shí)生成。與此一致的是，使用谷胱甘肽（GSH）乙酯來(lái)恢復(fù)膽固醇介導(dǎo)的線粒體GSH消耗的同時(shí)，顯著減少了線粒體自噬體的形成，從而證明膽固醇是通過(guò)增強(qiáng)線粒體氧化應(yīng)激來(lái)誘導(dǎo)線粒體自噬體的產(chǎn)生。

在APP-PSEN1-SREBF2小鼠（AD模型小鼠）中，作者觀察到PINK1在線粒體上的穩(wěn)定、激活以及后續(xù)的PRKN募集，這一現(xiàn)象隨著小鼠年齡增加（圖1）。海馬神經(jīng)元中的膽固醇高負(fù)荷刺激了PINK1介導(dǎo)的線粒體自噬體堆積，但阻止了線粒體自噬這一完整過(guò)程的完成，在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中也同樣發(fā)現(xiàn)了該現(xiàn)象的存在。有趣的是，與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不同，盡管PINK1-PRKN通路被激活，但APP-PSEN1-SREBF2小鼠的線粒體沒(méi)有顯示自噬體標(biāo)記蛋白LC3B的募集。對(duì)小鼠衰老過(guò)程中這些改變的本質(zhì)進(jìn)行更深入的分析顯示，自噬受體optineurin（OPTN）在氧化因素的介導(dǎo)下逐漸聚集成大的包涵體樣結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為聚集體。

反之，GSH乙酯治療2周后，線粒體池中的GSH含量恢復(fù)，且這些聚集體顯著減少。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期的腦膽固醇水平增加通過(guò)增強(qiáng)氧化應(yīng)激和損害自噬，將利于OPTN聚集體的形成。在該情況下，盡管有線粒體自噬誘導(dǎo)，也無(wú)法發(fā)揮OPTN的促進(jìn)線粒體募集和線粒體自噬體形成的作用。

晚期AD表型個(gè)體患者的死后大腦與老年APP-PSEN1-SREBF2小鼠海馬切片觀察到了相同的疾病模式。CA3-CA2層中的錐體神經(jīng)元胞體中發(fā)現(xiàn)了含有OPTN的聚集體樣結(jié)構(gòu)，與線粒體膽固醇水平的增加平行，且在疾病的晚期更加明顯。

圖1.本文提出的體外和體內(nèi)AD模型中膽固醇對(duì)線粒體自噬的差異調(diào)控模型。在富含膽固醇的SH-SY5Y細(xì)胞和SREBF2小鼠胚胎神經(jīng)元中，Aβ誘導(dǎo)了PINK1介導(dǎo)的、不依賴(lài)于PRKN的線粒體自噬，但由于膽固醇同時(shí)抑制了線粒體自噬體與溶酶體的融合，使得線粒體自噬體堆積而無(wú)法被降解。老年APP-PSEN1-SREBF2小鼠和晚期AD個(gè)體患者的死亡腦組織的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，隨著AD的進(jìn)展，Aβ持續(xù)誘導(dǎo)線粒體損傷，并在膽固醇負(fù)荷下繼續(xù)加重，直接阻止了線粒體自噬體的形成（即使有PINK1-PRKN信號(hào)的刺激）；在這種情況下，線粒體的氧化應(yīng)激促進(jìn)了自噬受體OPTN在胞質(zhì)內(nèi)積累形成聚集體樣結(jié)構(gòu)，阻止了它向線粒體的募集及線粒體自噬。

總之，本文描述了AD中細(xì)胞內(nèi)的膽固醇積累與線粒體自噬受損之間的聯(lián)系。體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)中二者之間具體的作用機(jī)制不同。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中膽固醇抑制了線粒體自噬體被溶酶體降解；而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，腦膽固醇高負(fù)荷 AD疾病進(jìn)展的雙重作用下，線粒體氧化損傷逐漸加重，形成OPTN聚集體，直接阻礙了線粒體自噬體的形成。因此，特異性的降腦膽固醇療法，恢復(fù)溶酶體功能并抑制線粒體ROS的過(guò)度生成，再結(jié)合自噬誘導(dǎo)藥物的幫助，可能在AD的治療中具有重要意義。

‖ 參考文獻(xiàn)

1. Roca-AgujetasV, de Dios C, Abadin X, Colell A. Upregulation of brain cholesterollevels inhibits mitophagy in Alzheimer disease. Autophagy. 2021Jun;17(6):1555-1557. doi: 10.1080/15548627.2021.1920814. Epub 2021May 4. PMID: 33945386.