背景。GBA2に関連する遺伝性痙性対麻痺（SPG46）は、GBA2の機能喪失変異により生じる稀な常染色体劣性の神経変性疾患であり、GBA2は非リソソーム性グルコセレブロシダーゼ2をコードする。GBA2欠損はグルコシルセラミド（GlcCer）の蓄積とグルコシル化コレステロール（GlcChol）の枯渇を引き起こし、未成熟ニューロンに細胞骨格の欠陥を生じさせる。しかし、脂質恒常性の破綻がニューロン機能不全へ至る機序は十分に解明されていない。方法。マウス小脳顆粒細胞（CGN）において慢性的な薬理学的阻害によりGBA2の機能喪失をモデル化し、成熟の過程で神経形態、シナプスの組織化、Ca2+ダイナミクス、ミトコンドリア機能、アクチン細胞骨格を評価した。プロテオミクス解析は、GBA2阻害下およびGlcChol補充下のニューロンで実施した。結果の妥当性確認。ゼブラフィッシュのgba2クリスパントモデルで、運動行動、小脳発生、ニューロンの組織化、ミトコンドリア機能を評価することで検証した。また、ホモ接合の病原性GBA2バリアント（NM_020944）を保有する患者由来線維芽細胞でも検証した。RAC1の役割は、ニューロンおよび患者の培養皮膚線維芽細胞の両方で検討し、さらにゼブラフィッシュクリスパントでrac1の薬理学的阻害を行った。結果。GBA2の慢性的阻害は未成熟CGNにおける軸索伸長を障害したが、成熟ニューロンでは樹状突起の複雑性は障害しなかった。これは形態学的な代償を示唆する。とはいえ、成熟ニューロンでは拡大した前シナプス終末、シナプス小胞クラスターの障害、およびカリウムとグルタミン酸に対するCa2+応答の変化が観察された。後者は、受容体総量に変化を伴わないNMDA受容体の再配置に関連していた。CGN、患者線維芽細胞、ゼブラフィッシュでミトコンドリアの変化が観察され、ミトコンドリアネットワークの構築不全と整合する。プロテオミクスにより、GBA2阻害とGlcChol補充の双方に続いて、アクチン細胞骨格、シナプス経路、および細胞代謝における収束的変化が明らかになった。GlcCholは双方向にRAC1機能を制御し、全体的な活性化というよりもその空間分布を変化させる可能性が高い。共焦点イメージングにより、患者線維芽細胞における異常なRAC1およびF-アクチンの局在が確認された。ゼブラフィッシュのgba2クリスパントは、運動障害、小脳プルキンエ細胞の喪失、運動ニューロンの非整列、およびミトコンドリアの異常を再現した。薬理学的Rac1阻害は、ゼブラフィッシュモデルにおける運動行動とニューロンの組織化を救済し、細胞骨格の解体が観察された表現型に結び付くことを示した。結論。本研究の結果は、病原性GlcChol―RAC1―アクチンのシグナル伝達軸が、脂質不均衡をSPG46におけるシナプスの解体、NMDA受容体の再配置、およびミトコンドリア機能不全へ結び付けることを明らかにする。錐体路ニューロン、小脳顆粒細胞、プルキンエ細胞の選択的な脆弱性は、この経路への依存性に起因する可能性がある。Rac1阻害はin vivoで疾患表現型を救済し、この経路が有望な治療標的であることを示唆する。
https://doi.org/10.64898/2026.08.26.747028