Лизосомные заболевания и распространенные нейродегенеративные болезни: общность механизмов патогенеза

Лизосомные болезни накопления (ЛБН) представляют собой группу, включающую около 70 заболеваний, характеризующихся дисфункцией лизосом, большинство из которых наследуются аутосомно-рецессивно. Несмотря на то, что каждая нозология сама по себе является довольно редким заболеванием, общая распространенность ЛБН, по разным оценкам, составляет от 1:5 000 до 1:7 500 живых новорожденных, с более высокой частотой в определенных этнических группах (финны, евреи-ашкенази). Накопление макромолекул внутри органелл эндосомно-аутофагической лизосомальной системы рассматривают в качестве основного механизма патогенеза всех ЛБН. В последние десятилетия особый интерес вызывают общие механизмы патогенеза, лежащие в основе развития ЛБН и распространенных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона, боковой амиотрофический склероз. В данном обзоре рассмотрены основные общие молекулярно-генетические механизмы, лежащие в основе патогенеза этих двух групп заболеваний. Понимание общности развития этих сходных групп заболеваний позволит по-новому взглянуть на их природу и перспективы медикаментозной терапии.

лизосомные болезни накопления, лизосомы, нейродегенеративные заболевания, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз

1. de Duve C. The lysosome turns fifty. Nat. Cell Biol. 2005;7(9):847-849. DOI: 10.1038/ncb0905-847.

2. Wallings R.L., Humble S.W., Ward M.E., Wade-Martins R. Lysosomal Dysfunction at the Centre of Parkinson’s Disease and Frontotemporal Dementia/Amyotrophic Lateral Sclerosis. Trends Neurosci. 2019;42(12):899-912. DOI: 10.1016/j.tins.2019.10.002.

3. Ballabio A., Bonifacino J.S. Lysosomes as dynamic regulators of cell and organismal homeostasis. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020;21(2):101-118. DOI: 10.1038/s41580-019-0185-4.

4. Bellettato C.M., Scarpa M. Pathophysiology of neuropathic lysosomal storage disorders. J. Inherit. Metab. Dis. 2010;33(4):347-362. DOI: 10.1007/s10545-010-9075-9.

5. Eckhardt M. Pathology and Current Treatment of Neurodegenerative Sphingolipidoses. NeuroMolecular Med. 2010;12(4):362-382. DOI: 10.1007/s12017-010-8133-7.

6. Huizing M., Gahl W.A. Inherited disorders of lysosomal membrane transporters. Biochim. Biophys. Acta BBA - Biomembr. 2020;1862(12):183336. DOI: 10.1016/j.bbamem.2020.183336.

7. Chung K.M., Hernández N., Sproul A.A., Yu W.H. Alzheimer’s disease and the autophagic-lysosomal system. Neurosci. Lett. 2019;697:49-58. DOI: 10.1016/j.neulet.2018.05.017.

8. Senkevich K., Gan-Or Z. Autophagy lysosomal pathway dysfunction in Parkinson’s disease; evidence from human genetics. Parkinsonism Relat. Disord. 2020;(73):60-71. DOI: 10.1016/j.parkreldis.2019.11.015.

9. Van Acker Z.P., Bretou M., Annaert W. Endo-lysosomal dysregulations and late-onset Alzheimer’s disease: impact of genetic risk factors. Mol. Neurodegener. 2019;14(1):20. DOI: 10.1186/s13024-019-0323-7.

10. Fernández-Pajarín G., Sesar A., Ares-Pensado B., Castro A. Enfermedad de Parkinson por sendas mutaciones en 2 genes relacionados con la degradación por lisosomas. Neurología. 2020;35(8):611-612. DOI: 10.1016/j.nrl.2019.09.001.

11. Nguyen M., Wong Y.C., Ysselstein D. et al. Synaptic, Mitochondrial, and Lysosomal Dysfunction in Parkinson’s Disease. Trends Neurosci. 2019;42(2):140-149. DOI: 10.1016/j.tins.2018.11.001.

12. Lloyd-Evans E., Haslett L.J. The lysosomal storage disease continuum with ageing-related neurodegenerative disease. Ageing Res. Rev. 2016;32:104-121. DOI: 10.1016/j.arr.2016.07.005.

13. Djajadikerta A., Keshri S., Pavel M. et al. Autophagy Induction as a Therapeutic Strategy for Neurodegenerative Diseases. J. Mol. Biol. 2020;432(8):2799-2821. DOI: 10.1016/j.jmb.2019.12.035.

14. Stirnemann J., Belmatoug N., Camou F. et al. A Review of Gaucher Disease Pathophysiology, Clinical Presentation and Treatments.Int. J. Mol. Sci. 2017;18(2):441. DOI: 10.3390/ijms18020441.

15. Dodge J.C. Lipid Involvement in Neurodegenerative Diseases of the Motor System: Insights from Lysosomal Storage Diseases. Front. Mol. Neurosci. 2017;10:356. DOI: 10.3389/fnmol.2017.00356.

16. Parenti G., Medina D.L., Ballabio A. The rapidly evolving view of lysosomal storage diseases. EMBO Mol. Med. 2021;13(2): e12836. DOI: 10.15252/emmm.202012836.

17. Platt F.M., d’Azzo A., Davidson B.L. et al. Lysosomal storage diseases. Nat. Rev. Dis. Primer. 2018;4(1):27. DOI: 10.1038/s41572-018-0025-4.

18. Platt F.M., Boland B., van der Spoel A.C. Lysosomal storage disorders: The cellular impact of lysosomal dysfunction. J. Cell Biol. 2012;199(5):723-734. DOI: 10.1083/jcb.201208152.

19. Martina J.A., Raben N., Puertollano R. SnapShot: Lysosomal Storage Diseases. Cell. 2020;180(3):602-602.e1. DOI: 10.1016/j.cell.2020.01.017.

20. Boustany R.-M.N. Lysosomal storage diseases - the horizon expands. Nat. Rev. Neurol. 2013;9(10):583-598. DOI: 10.1038/nrneurol.2013.163.

21. Rha A.K., Maguire A.S., Martin D.R. GM1 Gangliosidosis: Mechanisms and Management. Appl. Clin. Genet. 2021;14:209-233. DOI: 10.2147/TACG.S206076.

22. Leal A.F., Benincore-Flórez E., Solano-Galarza D. et al. GM2 Gangliosidoses: Clinical Features, Pathophysiological Aspects, and Current Therapies.Int. J. Mol. Sci. 2020;21(17):6213. DOI: 10.3390/ijms21176213.

23. Cariati I., Masuelli L., Bei R. et al. Neurodegeneration in Niemann-Pick Type C Disease: An Updated Review on Pharmacological and Non-Pharmacological Approaches to Counteract Brain and Cognitive Impairment.Int. J. Mol. Sci. 2021;22(12):6600. DOI: 10.3390/ijms22126600.

24. Kovacs G.G. Concepts and classification of neurodegenerative diseases. Handbook of Clinical Neurology. Elsevier, 2018;145:301-307. DOI: 10.1016/B978-0-12-802395-2.00021-3.

25. Dugger B.N., Dickson D.W. Pathology of Neurodegenerative Diseases. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2017;9(7):a028035. DOI: 10.1101/cshperspect.a028035.

26. Ross C.A., Poirier M.A. Protein aggregation and neurodegenerative disease. Nat. Med. 2004;10(S7):S10-S17. DOI: 10.1038/nm1066.

27. Navarro-Romero A., Montpeyó M., Martinez-Vicente M. The Emerging Role of the Lysosome in Parkinson’s Disease. Cells. 2020;9(11):2399. DOI: 10.3390/cells9112399.

28. Oskarsson B., Gendron T.F., Staff N.P. Amyotrophic Lateral Sclerosis: An Update for 2018. Mayo Clin. Proc. 2018;93(11):1617-1628. DOI: 10.1016/j.mayocp.2018.04.007.

29. Rusmini P., Cortese K., Crippa V. et al. Trehalose induces autophagy via lysosomal-mediated TFEB activation in models of motoneuron degeneration. Autophagy. 2019;15(4):631-651. DOI: 10.1080/ 15548627.2018.1535292.