帕金森病相关基因SNCA和LRRK2致病机制的研究

发布时间：2018-02-08 10:50

  本文关键词： 帕金森病 α突触蛋白 A53T突变 嗅觉障碍 富亮氨酸重复序列激酶 G2019S突变 易感性　出处：《上海交通大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是神经科常见的一种退行性疾病,据统计,帕金森病在发达国家的患病率约为0.3%,在60岁以上人群中患病率达1%。PD的主要病理表现为黑质内多巴胺能神经元的丢失和路易小体的形成。PD可分为散发性PD和家族性PD,散发性PD的病因尚不清楚。家族性PD由基因突变引起。多种基因的突变可导致家族性PD的发生,其中α突触蛋白(αsynuclein,αSyn)基因SNCA、富亮氨酸重复序列激酶(leucine-rich repeat kinase 2,LRRK2)基因、囊泡分选蛋白35(vacuolar protein sorting-35,VPS35)基因突变可导致常染色体显性遗传PD,而DJ-1、PINK1和Parkin基因突变则参与了常染色体隐性遗传PD的发病。尽管家族性PD所占比例非常小,只约占所有PD患者的10%,但是对家族性PD的研究为阐明PD发病机制提供了一个全新的视角。研究者可以通过研究这些基因的生理功能、参与的生物化学途径以及各种突变是如何导致PD发生,从而探索PD的发病机制。SNCA和LRRK2是PD的两种主要致病基因,均参与了常染色体显性遗传PD的发生。SNCA突变发生率较低,但外显率高,甚至完全外显,所导致的PD起病早、症状不典型、进展快。而LRRK2突变发生率较高,不仅见于10%的常染色体显性遗传PD,还见于散发性PD患者。LRRK2突变外显率低,所导致的PD起病晚、症状典型、对左旋多巴药物反应好,非常类似散发性PD的临床特点。两者导致PD发生的机制也各不相同,突变的SNCA或是多倍增的αSyn表达量促进了αSyn的异常聚集,而LRRK2突变目前的作用机制尚不清楚,但考虑到LRRK2突变的外显率低,提示环境因素在其中发挥了重要的作用。我们的课题以家族性PD的两个主要致病基因SNCA和LRRK2为研究重点,利用αsynA53T和LRRK2G2019S两种PD转基因小鼠模型探讨PD致病基因SNCA和LRRK2突变在PD发生中的作用。第一部分:αsyna53t帕金森病小鼠模型嗅觉障碍及其机制的研究pd的主要临床表现分为运动症状和非运动症状两部分,嗅觉障碍是pd最常见的一种非运动性症状,它的出现可以早于非运动症状出现数年,嗅觉系统的受累也是pd中路易小体病变最早累及的脑区域。并且队列研究结果显示,嗅觉障碍的出现可能预示着更高的患pd的风险。因此对嗅觉障碍的研究将有助于研究pd的发病机制。到目前为止嗅觉障碍的机制、嗅觉系统在pd发生中的确切作用仍然缺乏定论。合适的嗅觉障碍pd动物模型的缺乏在一定程度上限制了对pd早期嗅觉障碍的研究。我们的研究利用αsyna53t小鼠模型来评估小鼠在运动障碍前期的嗅觉功能。αsyna53t小鼠表现出年龄依赖性的明显的运动障碍和与运动障碍同期出现的神经元内αsyn的异常聚集,能够较好的模拟pd中出现的行为学表型和病理学特点,但是到目前为止尚没有对其运动障碍前期嗅觉功能进行系统性评估。我们在实验中对不同年龄(3月、6月、10月)的αsyna53t小鼠进行了嗅觉评估,包括嗅觉辨别(社会性气味辨别和非社会性气味辨别)、嗅觉阈值和嗅觉记忆功能,发现αsyna53t小鼠在6月时表现出非社会性气味辨别和嗅觉阈值的异常,并且αsyna53t小鼠嗅球内胆碱能系统和多巴胺能系统出现紊乱。我们的研究提示,αsyna53t小鼠可以作为一个模拟pd早期嗅觉障碍合适的的动物模型,嗅球内多巴胺能系统和胆碱能系统的功能紊乱可能参与了早期嗅觉障碍的发生。第二部分lrrk2g2019s帕金森病小鼠模型与环境因素相互作用的研究lrrk2突变是pd中最常见的突变之一,同时参与了家族性pd和散发性pd的发生。在lrrk2的多种突变中,发生在lrrk2激酶区域的lrrk2g2019s突变是最常见的突变形式,见于4-5%的家族性pd和1%的散发性pd。lrrk2g2019s突变的外显率较低,根据流行病学调查,59岁时lrrk2g2019s的外显率只有28%,提示环境因素在lrrk2g2019s相关pd的发病中发挥了重要的作用。为了研究lrrk2g2019s突变的致病机理,多种转基因动物模型被开发出来,但难以复制人类pd中的特征性表现,提示基因-环境的相互作用在pd发病中的重要性。除环境因素外,年龄也对LRRK2G2019S突变的外显率有着关键性的影响。59岁时LRRK2G2019S的外显率只有28%,69岁时外显率达到51%。在动物模型中,LRRK2G2019S转基因小鼠也表现出年龄依赖性的黑质多巴胺能神经元减少或纹状体多巴胺降低,提示年龄在LRRK2G2019S相关PD的发病中发挥了重要的作用。将基因突变、环境因素和年龄结合起来能够更全面地研究LRRK2G2019S在帕金森病发病中的作用,但是目前为止这类研究十分欠缺。我们的课题利用LRRK2G2019S转基因小鼠模型模拟LRRK2G2019S的携带者,探讨LRRK2G2019S小鼠是否对lactacystin引起的黑质纹状体多巴胺系统损伤更易感,以及年龄是否会加重这种易感性,并进而探讨可能的作用机制。我们的研究发现相比同年龄野生型小鼠,5月的LRRK2G2019S小鼠lactacystin处理后纹状体内DA含量下降更为明显。相比同年龄野生型小鼠,12月的LRRK2G2019S小鼠lactacystin处理后,除纹状体内DA含量下降更明显外,黑质内TH阳性神经元数目下降也呈现更明显的趋势。相比5月的对照小鼠,12月的小鼠lactacystin处理后黑质内TH阳性神经元数目及纹状体DA含量均下降更加明显,黑质内小胶质细胞激活更明显。我们的结论提示:LRRK2G2019S小鼠和大龄小鼠对lactacystin引起的损伤更为敏感,小胶质细胞的持续性激活可能在其中发挥了作用。
[Abstract]:甯曢噾妫�鐥�(Parkinson鈥檚 disease,PD)鏄�绁炵粡绉戝父瑙佺殑涓�绉嶉，

本文编号：1495273