PINK1基因缺失对胶质细胞炎症反应的影响及其机制的研究

发布时间：2020-03-18 23:42

【摘要】：帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种由黑质中多巴胺能神经元的缓慢进行性丢失引起的神经系统退行性疾病。PINK1基因突变导致常染色体隐性遗传PD的发生。PINK1能够通过参与线粒体呼吸和线粒体自噬过程进而调节线粒体功能。目前,有关PINK1基因缺失对胶质细胞中炎症因子表达的影响还未见文献报道。为了探讨在炎症反应过程中PINK1缺失对胶质细胞中促炎症因子的表达以及对胶质细胞的生理性保护功能有何影响,该研究用从野生型和PINK1基因缺失型的新生小鼠大脑皮层中分离的原代的混合型胶质细胞(同时含有星形胶质细胞和小胶质细胞)、星形胶质细胞和小胶质细胞开展该论文的研究。该论文的总体目标是研究PINK1在胶质细胞功能中的重要性,尤其是在胶质细胞介导的神经炎症反应过程中的重要性,旨在探讨PINK1是否可以作为调节帕金森病神经炎症的一个潜在药物靶点。首先,该研究从新生小鼠大脑中分离培养混合型胶质细胞,接下来通过LPS/IFN-γ诱导混合型胶质细胞发生炎症反应,研究PINK1基因缺失对混合型胶质细胞介导的炎症反应的影响。在PINK1基因缺失导致的促炎症反应变化中,检测到LPS/IFN-γ诱导的NO水平升高以及iNOS和COX2的转录水平升高。此外,PINK1缺失导致LPS/IFN-γ诱导的混合型胶质细胞中NF-κb信号传导途径的活性增加。然而,LPS/IFN-γ处理的PINK1~(-/-)混合胶质细胞中TNF-α和IL1-β的转录水平显著低于野生型。更为重要的是,炎症反应的异常使得PINK1~(-/-)混合胶质细胞在LPS/IFN-γ刺激条件下对其共培养的原代野生型神经元产生的神经毒性增强。进一步研究证明增强的神经毒性主要取决于LPS/IFN-γ诱导的PINK1~(-/-)混合胶质细胞产生的一氧化氮(NO)水平的增加。其次,该研究为了探索PINK1基因缺失导致混合型胶质细胞异常炎症反应变化的细胞机制,有必要分别对星形胶质细胞和小胶质细胞进行单独分析。该部分实验结果表明PINK1调节胶质细胞介导的炎症反应具有细胞特异性。PINK1基因缺失增强了LPS/IFN-γ处理的星形胶质细胞中的炎症反应,导致NO水平升高和iNOS、COX2、TNF-α和IL1-β转录水平升高。相反,PINK1基因缺失通过降低LPS/IFN-γ处理的小胶质细胞中TNF-α和IL1-β的表达水平抑制小胶质细胞介导的炎症反应,表明PINK1基因缺失导致相同的两种细胞因子(TNF-α和IL1-β)在星形胶质细胞和小胶质细胞中以相反的方式进行调控。重要的是还发现星形胶质细胞来源的TGF-β和小胶质细胞来源的IL-10能够相互调节彼此细胞介导的炎症反应,进而可以用来解释PINK1基因缺失对胶质细胞介导的炎症反应的异常调控。最后,该研究为了探索PINK1基因缺失是否影响αS蛋白诱导胶质细胞产生的炎症反应,分别用两种不同形式的α-突触核蛋白(α-synuclein,αS)即αS蛋白单体(Monomer)和αS蛋白原纤维(Pre-formed fibrils,PFFs)来诱导胶质细胞发生炎症反应。单独的αS与单独的IFN-γ诱导胶质细胞产生NO水平均低于检测下限。然而当αS-PFF与IFN-γ(αS-PFFs/IFN-γ)组合时,它们诱导PINK1~(-/-)混合胶质细胞产生的NO水平显著高于野生型。这个结果与相同条件刺激下PINK1~(-/-)混合胶质细胞中iNOS转录水平升高的结果具有一致性。相反,在αS-PFFs/IFN-γ处理的WT和PINK1~(-/-)混合胶质细胞中,COX2、IL6、TNF-α和IL1-β的转录水平没有显著差异。尽管PINK1基因缺失导致αS-PFF/IFN-γ处理的混合型胶质细胞产生的NO水平显著升高,但是该条件下小胶质细胞产生的NO水平在两种基因型之间没有差异,因此PINK1~(-/-)混合胶质细胞产生的NO水平显著增加主要是来源于混合型胶质细胞中存在的星形胶质细胞,其潜在机制可能与PINK1基因缺失导致LPS/IFN-γ刺激条件下混合型胶质细胞炎症反应异常的调节机制一样。相反,PINK1基因缺失减弱αS-PFF/IFN-γ处理的小胶质细胞炎症反应,如IL-6、TNF-α和IL1-β的表达水平显著降低。以上结果表明,PINK1基因缺失导致胶质细胞(混合型胶质细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞)的先天免疫反应异常,主要是通过增加混合型胶质细胞中星形胶质细胞的促炎表型,同时减轻小胶质细胞的炎症表型。此外,PINK1基因缺失导致混合型胶质细胞在炎症条件下产生的神经毒性增强,其神经毒性作用的增强主要是由混合型胶质细胞产生的NO所介导的。该论文的研究结果为PINK1基因突变相关的PD发病机制提供了新的见解。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R742.5

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本文编号：2589347