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无机多聚磷酸盐在神经变性疾病中的作用、机制及潜在应用*

2021-05-05耿雪薇陈晓丹黄筱钧罗洪斌石廷玉

中国病理生理杂志 2021年4期

耿雪薇,陈晓丹,黄筱钧,黄 胜,罗洪斌,石廷玉

(湖北民族大学医学部病原生物学教研室,湖北恩施 445000)

无机多聚磷酸盐(inorganic polyphoshpate,polyP)是由磷酸根通过高能磷酸键连接而成的线状聚合物[1]。在生物出现之前polyP就已经存在于地球。在早期地球的高压和干燥环境中能产生polyP,比如在类似地球早期环境的火山口存在polyP。polyP 的广泛存在表明其在生物的起源和生存方面起到非常关键的作用[2]。polyP在细菌中起到多种作用,如细菌的运动性、生物膜形成、毒性和压力抗性等[3]。虽然哺乳动物的polyP 合成酶还未被鉴定[4],但其水解是由外切酶——碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)所催化,从polyP 末端裂解持续释放磷酸根。另一个人类polyP 外切酶h-prune 能降解任何长度的polyP。人们逐渐认识到polyP在真核生物中也具有广泛的功能,比如在细胞能源的动态平衡,血液凝固、炎症反应、细胞凋亡、线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,mPTP)的形成、成骨细胞的功能、DNA 修复和基因的转录、离子通道的功能、哺乳动物大脑内细胞信号转导以及在淀粉样蛋白形成过程中对神经元的保护作用[5]等方面,polyP均参与或发挥作用。研究发现,polyP 在脑部的含量随着年龄增加而减少[6],提示polyP 可能参与年龄相关性神经变性疾病如阿尔兹海默症(Alzheimer disease,AD)和帕金森疾病(Parkinson disease,PD)的发病过程。

1 哺乳动物脑中的polyP

因为哺乳动物组织中的polyP 浓度很低,因此定量分析其水平很有挑战,从而限制了对它们的研究。Arthur Kornberg 是最先研究哺乳动物不同组织中polyP 水平的科学家[7]。根据他们的研究,兔脑组织中的polyP 水平最高为25~129 μmol/L,其次是肝组织为22~42 μmol/L[7]。……

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