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帕金森病(PD)是一种老年人常见的神经系统变性疾病,纹状体多巴胺含量显著性减少为其特征性的生化特征。目前左旋多巴仍然是是治疗PD的金标准,但长期使用左旋多巴会引起诸多运动并发症,异动症与症状波动就是常见的现象,至今还无法得到满意的解决,其机制尚不清楚。许多研究者认为外源性多巴药物易造成对纹状体棘状神经元上多巴胺受体异常的波动性刺激。多巴胺受体和谷氨酸受体共定位于纹状体棘状神经元上。波动性的多巴胺受体刺激可能引起棘状神经元信号转导通路的变化,进而影响谷氨酸受体的状态及突触传递效率。纹状体神经元上反应性改变导致了左旋多巴诱发的运动并发症的出现。本文对PD运动并发症发病中NR1亚基及ERK通路进行了研究。本研究分为五个部分:
第一部分:左旋多巴诱发帕金森病运动并发症大鼠模型的建立和评价。通过6-羟基多巴立体定向注射至SD大鼠前脑内侧束建立帕金森病模型,然后左旋多巴甲酯腹腔注射治疗(50 mg/kg加12.5 mg/kg苄丝肼,每天2次)3周,观察异常不自主运动的情况及旋转行为。经左旋多巴治疗后,帕金森病大鼠出现了异常不自主运动,包括刻板动作和对侧旋转行为;帕金森病大鼠呈现剂峰旋转圈数逐渐增加、旋转反应时间逐渐缩短的趋势,与人类异动症、症状波动具有相似特征。NMDA受体拮抗剂MK-801能延长左旋多巴所诱导的PD大鼠旋转时间的缩短,并减轻剂峰旋转次数。上述研究表明,我们成功建立了帕金森病运动并发症大鼠模型,为进一步研究其机制奠定了基础。
第二部分:帕金森病运动并发症中NR1亚细胞分布及磷酸化状况的实验研究。采用蛋白印迹法检测纹状体区NR1亚细胞分布及磷酸化NR1S890、NR1S896、NR1S897的表达情况。PD大鼠损伤侧纹状体细胞膜上NR1和NR1S890、NR1S896磷酸化的数量明显减少,而NRIS897磷酸化的数量无显著变化;长期左旋多巴处理后使损伤侧纹状体细胞膜上NR1和NR1S890、NR1S896、NR1S897磷酸化的数量明显上调;然而损伤侧纹状体NR1总蛋白数量未发生明显变化。上述研究表明长期左旋多巴作用导致NR1亚细胞分布与磷酸化状态出现明显改变,谷氨酸信号被激活了,左旋多巴诱发的运动并发症可能与NR1的特性改变有关。
第三部分:急性与长期左旋多巴作用后撤药对PD大鼠行为学及NR1影响的比较研究。采用蛋白印迹法检测纹状体区NR1亚细胞分布及磷酸化NR1S890、NR1S896、NR1S897的表达情况。急性左旋多巴作用使PD大鼠损伤侧纹状体细胞膜上降低的NR1和NR1S890、NR1S896、NR1S897磷酸化数量可轻度升高,但撤药后很快恢复,不能长时间维持,旋转反应时间与剂峰旋转次数亦没有发生改变;而长期左旋多巴作用不仅引起旋转反应时间的缩短、剂峰旋转次数明显升高,同时使损伤侧纹状体膜上的NR1、磷酸化NR1S890、NR1S896、NR1S897表达明显升高,且撤药1天后膜上的NR1、磷酸化NR1S890、NR1S896、NR1S897表达量仍维持在高水平,同时旋转反应时间与剂峰旋转次数还维持在那种改变的趋势。上述研究表明长期左旋多巴作用后撤药引起的这种长期运动反应现象可能与NR1特性的长期改变有关。
第四部分:蛋白激酶C抑制剂改善帕金森病运动并发症的研究。通过6-羟多巴胺立体定向注射至大鼠前脑内侧束建立帕金森病(PD)动物模型。对模型成功的PD大鼠接受每日两次左旋多巴(50mg/kg加12.5 mg/kg苄丝肼)腹腔注射,持续22天。在第23天左旋多巴注射前,2组PD大鼠给予他莫昔芬或溶剂处理。评估旋转反应时间及剂峰旋转圈数;采用蛋白印迹法检测纹状体区NR1和NR1S890、NR1S896表达情况。结果显示PKC抑制剂他莫昔芬逆转了左旋多巴所诱导的PD大鼠旋转时间的缩短,减轻了剂峰旋转次数;此外,他莫昔芬能调节与运动并发症密切相关的NR1的亚细胞分布,且使NR1S890、NR1S896的磷酸化水平明显降低。研究表明长期左旋多巴作用激活了纹状体棘状神经元内丝氨酸激酶PKC,并导致谷氨酸受体磷酸化,从而出现了运动并发症;抑制丝氨酸激酶(如PKC)活性的药物可能是治疗帕金森病运动并发症的一种新方式。
第五部分:细胞外信号调节激酶通路在帕金森病运动并发症中的作用。通过6-羟多巴胺立体定向注射至大鼠前脑内侧束建立帕金森病(-PD)动物模型。对建模成功的PD大鼠每日2次左旋多巴(50mg/kg加12.5mg/kg苄丝肼)腹腔注射,持续22 d。在第23天注射左旋多巴前,给予PD大鼠ERK特异性的抑制剂PD98059处理。评估旋转反应时间及剂峰旋转圈数,采用蛋白印迹法检测纹状体区ERK1/2磷酸化表达情况。结果显示长期使用左旋多巴处理使PD大鼠损伤侧纹状体ERK1/2磷酸化水平显著增强,而PD98059可明显降低ERK1/2磷酸化水平。同时,PD98059逆转了左旋多巴所诱导的PD大鼠旋转时间的缩短,减少了剂峰旋转次数。此外,蛋白激酶C(PKC)抑制剂能部分减轻ERK1/2磷酸化水平。上述研究表明,PD运动并发症的发生可能与纹状体ERK通路的激活有关,并且ERK通路的激活部分是PKC所依赖的;抑制ERK通路活性的药物可能是治疗PD运动并发症的一种新的治疗方式。