抑制葡萄糖脑苷脂酶降低组织蛋白酶D引起小鼠帕金森病的机制研究

发布时间：2020-06-09 04:34

【摘要】：研究背景帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是常见的神经系统退行性疾病,PD的病理特征为中脑黑质内多巴胺能(dopaminergic,DA)神经元丢失、路易小体(Lewy bodies,LB)出现以及LB内α-突触核蛋白(alpha-synuclein,α-syn)的病理性沉积,沉积的α-syn对神经元有毒性作用。发生PD危险因素有很多,近年来,有研究指出葡萄糖脑苷脂酶(glucocerebrosidase,GCase;GBA)含量下降是发生PD的危险因素之一。GCase是一种可溶性的糖酯类物质,广泛存在于细胞溶酶体内,主要参与鞘脂代谢,由GBA基因表达形成。当GBA突变时,GCase的表达含量及活性下降。研究发现在散发性PD患者脑内黑质中,GCase的含量及活性均下降。有动物模型发现抑制GCase表达时,黑质内α-syn沉积增多,可以出现PD症状。中枢神经系统细胞内主要靠两大途径维持蛋白质的稳态,分别是自噬-溶酶体途径(autophagy lysosome pathway,ALP)和泛素-蛋白酶体系统,其中ALP是降解α-syn的主要途径。组织蛋白酶D(Cathepsin D,CTSD)是溶酶体内的一种水解酶,在水解蛋白沉积物时发挥重要作用,CTSD的含量可以反映溶酶体的功能。α-syn经过磷酸化、硝基化的修饰,形成有毒性的不可溶的蛋白聚集体,沉积在细胞突触前膜。研究证实丝氨酸129(serine 129,S129)磷酸化α-syn参与α-syn的转运和病理性积聚,在PD的病理过程中特异性较α-syn高。目的本研究使用8w的雄性C57BL/6小鼠。抑制GCase水平后,观察小鼠运动情况、黑质内DA神经元数目变化情况以及S129磷酸化α-syn、CTSD、GCase蛋白水平的变化情况。材料与方法本研究选用体重20-25g、8周的雄性C57BL/6小鼠。将小鼠分成3组(每组30只),分别是:对照(Control)组、1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)组和神经酰胺β-环氧化物(conduritolβ-epoxide,CBE)组。MPTP组腹腔注射MPTP(30mg/kg),连续5天,每天上午9点注射,建造亚急性PD模型。Control组腹腔注射相等体积的生理盐水。CBE组腹腔注射CBE(200mg/kg),连续注射2天,每天上午9点注射。用爬杆试验观察小鼠运动情况。分别计数小鼠在顶端准备向下爬行的时间(time to orient downwards,t-turn)和小鼠从准备向下爬行至木杆底部的时间(time to descend the pole,t-descend),t-turn反映小鼠运动协调性,t-descend反映小鼠是否出现运动迟缓。利用Western blotting技术观察小鼠黑质内S129磷酸化α-syn、CTSD及GBA的表达变化。为了解小鼠黑质内DA神经元的变化情况,运用免疫组化观察小鼠神经元内酪氨酸羟化酶(Tyrosine Hydroxylase,TH)免疫阳性细胞数目的变化。采用GraphPad Prism 6.0统计软件进行单因素方差分析,比较用药前后的变化情况,P0.05为差异有统计学意义。结果1.与Control组相比,腹腔注射MPTP、CBE后小鼠出现竖毛、竖尾、静止性震颤、运动迟缓、姿态平衡障碍的症状。爬杆试验结果显示,t-turn和tdescend的时间延长(P0.001)。2.免疫组化结果显示:与对照组相比,MPTP组和CBE组双侧黑质内的TH免疫阳性细胞数目显著减少(P0.001)。3.Western blotting结果显示:与对照组相比,MPTP组和CBE组均出现S129磷酸化α-syn表达增多(P0.01,P0.05),CTSD、GBA表达降低(P0.001)。结论1.溶酶体水解功能下降是黑质区S129磷酸化α-syn沉积的原因。2.GCase的水平降低是发生PD的危险因素之一。3.抑制GCase蛋白水平时,通过降低CTSD的含量引起黑质区S129磷酸化α-syn聚集和DA神经元丢失,导致小鼠出现PD症状。
【图文】：

腹腔注射MPTP、CBE后小鼠运动症状的变化

抑制葡萄糖脑苷脂酶降低组织蛋白酶D引起小鼠帕金森病的机制研究

为小鼠从准备向下爬行至到达木杆底部的时间（timeto
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R742.5

【参考文献】