氧化还原调节信号在细胞信号转导中起关键作用，活性氧、氮和硫物质作为第二信使，这些分子是由酶促产生的，它们对于调节蛋白质的翻译后修饰、生化途径和细胞功能至关重要。氧化还原分子、氧化还原调节途径和不同脑区功能的鉴定和表征也揭示了中枢神经系统中氧化应激和神经变性的起源。
事实上，越来越多的证据表明氧化还原变化发生在神经退行性疾病的早期阶段，例如肌萎缩侧索硬化症、阿尔茨海默氏症 (AD)、亨廷顿舞蹈症和帕金森病 (PD)。然而，不同的大脑区域受到影响，它们表现出的生化和病理生理特征各不相同。时至今日，导致许多神经退行性病变的标志和症状的原因仍然大多难以捉摸。在分子、生化和细胞水平上更好地了解氧化还原生物学，并将这些知识转化为临床对于神经退行性疾病的病理进程是很重要的。
本系列文章的目的是根据氧化还原生物学更好地理解神经退行性病变的性质。研究主题分别包含两篇关于PD和AD患者的原创文章。这两项研究旨在确定与神经退行性疾病中存在的症状相关的新细胞外介质。
第一篇文章分析了PD患者脑脊液 (CSF) 中的不同活性物质、超氧化物歧化酶 (SOD) 和肿瘤坏死因子-α (TNF-α)。过氧化氢 (H2O2) 和一氧化氮 (NO) 水平升高并与精神症状的存在呈正相关关系，而总SOD和TNF-α水平降低并与这些症状呈负相关。有趣的是，这些患者脑脊液中的Tau水平与H2O2、NO和神经精神症状呈正相关。Tau 和 TNF-α 呈负相关。作者提出，H2O2水平升高和 NO 表示氧化应激并与神经变性有关。抗氧化疗法可能是治疗 PD 患者的一种治疗方法。
图1 PD患者NPI评分与氧化应激因子关系
第二篇综述侧重于不同但相互关联的过程，这些过程在神经退行性疾病中发生了改变，包括信号转导、新陈代谢、线粒体（功能障碍）和铁死亡。研究者回顾了 AD 中氧化还原信号和代谢的最重要进展，强调了疾病的发作和进展。AD 中氧化还原信号的变化与不同活性氧的增加有关，例如 H 2 O 2，、抗氧化酶水平或活性降低、与淀粉样蛋白 β (Aβ) 生成升高相关的大分子异常氧化，以及线粒体稳态和 Tau 磷酸化的变化。我们特别强调与 AD 中改变的代谢途径相关的关键蛋白质中半胱氨酰残基的特定修饰。AD 研究和氧化还原生物学中使用的实验模型的小而全面的总结补充了评论文章。
图2 AD中的氧化还原代谢
第三篇文章研究者提出神经退行性疾病与空腹血糖受损（IFG）之间的密切关系。后者的特征是由于无法利用胰岛素而导致血糖水平升高。IFG没有一个特定的原因，但是有许多致病因素，例如代谢综合征、肥胖、吸烟和久坐不动等。不同的研究表明2型糖尿病 (T2DM) 与不同的神经退行性疾病之间存在相关性。作者提出了T2DM的代谢变化与认知能力下降之间的联系，提出了神经变性、高葡萄糖水平和晚期糖基化终产物、线粒体改变、抗氧化酶（如SOD2）减少和炎症之间的关系。这篇文章侧重于T2DM中发生的可能导致神经退行性变的早期变化，这使其变得新颖且特别有趣。
最后一篇文章是关于神经退行性疾病中铁死亡的评论，这些神经退行性疾病通常以慢性进行性神经元退化和突触丢失为特征。它们的病因复杂多样，共同的联系是线粒体功能都发生了障碍。尽管不同的神经退行性疾病在疾病演变中有不同的机制，但事实证明铁死亡与所有这些疾病有关，其特征是脑铁稳态改变、抗氧化系统失调和氧化损伤。作为一种独立的细胞死亡形式，铁死亡可以通过铁依赖性反应引起的致命活性氧 (ROS) 和脂质过氧化产物的积累与其他形式的细胞死亡明确区）。线粒体的超微结构变化是铁死亡细胞最突出的形态学特征。
图3 铁死亡过程
总体而言，铁死亡过程包括多个关键步骤，包括铁代谢失调和脂质过氧化此外，近年来，铁死亡与这些病理学有关，为铁死亡的发生和发展提供了新的解释和机制。这篇文章全面概述铁死亡相关机制及其与神经退行性疾病的关系。进一步了解这些机制可以阐明神经退行性疾病的病因，从而开发出迫切需要的新型治疗策略。
参考文献：
1、Holubiec MI, Gellert M and Hanschmann EM (2022) Redox signaling and metabolism in Alzheimer’s disease.Front. Aging Neurosci. 14:1003721.doi: 10.3389/fnagi.2022.1003721
2、Canal MP, Nini KA and Baez MV (2022) Impaired fasting glucose, oxidative distress, and cognitive impairment. Is this the starting point on DBT cognitive decline? Front. Aging Neurosci. 14:911331. doi: 10.3389/fnagi.2022.911331
3、Sun Y, Xia X, Basnet D, Zheng JC,Huang J and Liu J (2022) Mechanisms of Ferroptosis
and Emerging Links to the Pathology of Neurodegenerative Diseases.Front. Aging Neurosci. 14:904152.doi: 10.3389/fnagi.2022.904152
4、Li D-n, Lian T-h, Zhang W-J,Zhang Y-n, Guo P, Guan H-y, Li J-h,He M-y, Zhang W-j, Zhang W-j,Luo D-m, Wang X-m and Zhang W(2022) Potential roles of oxidative distress on neurodegeneration in Parkinson’s disease with neuropsychiatric symptoms. Front. Aging Neurosci. 14:875059. doi: 10.3389/fnagi.2022.875059
编译作者: 原代美少女 (Brainnews创作团队)
校审: Simon (Brainnews编辑部)