自噬在帕金森病増龄易感性中的作用及机制研究

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第一部分:自噬应激参与了多巴胺能神经元的损伤机制  目的:构建C57BL小鼠1-甲基,4-苯基,1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl–4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)急毒模型,观察帕金森病(Parkinson disease,PD)小鼠中的自噬水平,并深入研究自噬在PD发病机制中的作用。  方法:14mg/kg MPTP腹腔注射(1d内分4次注射,每次间隔2h),构建C57BL小鼠MPTP急毒模型;同时采用雷帕霉素4mg/kg腹腔注射预处理给药3次作为自噬诱导剂预处理组。在造模后第7d对各处理组小鼠进行行为学评定(小鼠爬杆检测、小鼠转棒耐力检测)。免疫组织化学染色观察小鼠黑质及纹状体TH蛋白表达变化,透射电镜观察中脑黑质细胞超微结构变化。Western blot检测中脑黑质 TH和α-synuclein蛋白表达变化,自噬特异性蛋白微管相关膜蛋白轻链3(microtubule-associated protein light chain3,LC3)和自噬底物蛋白P62的表达变化。  结果:(1)MPTP造模7d可引起小鼠爬杆时间延长,转棒潜伏期缩短,自噬诱导剂雷帕霉素可缓解MPTP导致的小鼠行为学功能损伤。(2)MPTP造模7d后,小鼠黑质及纹状体 TH阳性细胞减少,且中脑黑质 TH蛋白表达显著降低,α-synuclein表达增加,而自噬诱导剂雷帕霉素可缓解MPTP导致的小鼠DA能神经元损伤。(3)MPTP造模7d,小鼠中脑黑质可见线粒体肿胀损伤,同时可见双层膜的自噬体结构,而雷帕霉素预处理组可见较多的自噬体结构和溶酶体。(4) MPTP造模7d小鼠中脑黑质LC3-II蛋白表达增加,P62的表达也显著增加;雷帕霉素预处理可进一步上调LC3-II蛋白表达,同时减少P62蛋白的表达。  结论: MPTP引起的自噬应激参与了PD小鼠的发病机制。自噬诱导剂雷帕霉素预处理可上调自噬水平,促进自噬流完成,改善 MPTP引起的自噬功能障碍,促进α-synuclein自噬降解从而对DA能神经元发挥保护作用。  第二部分:自噬在帕金森病増龄易感性中的作用  目的:构建不同月龄C57BL小鼠MPTP急毒模型,观察MPTP对不同月龄组PD小鼠的损伤作用,并研究自然増龄条件下自噬水平的变化及自噬在不同月龄PD小鼠发病机制中的作用。  方法:3月龄和16月龄C57BL小鼠,均分为生理盐水对照组和PD模型组。在造模后第1、4、7天对各处理组小鼠进行行为学评定(小鼠爬杆检测、小鼠转棒耐力检测)。MPTP造模7d后免疫组织化学染色观察小鼠黑质及纹状体TH蛋白表达变化,透射电镜观察中脑黑质细胞超微结构变化,Western blot检测中脑黑质TH和α-synuclein蛋白表达变化,自噬特异性蛋白LC3、自噬底物蛋白P62和组蛋白去乙酰化酶6(Histone deacetylase6,HDAC6)蛋白的表达变化。  结果:(1)与3月龄PD小鼠相比,16月龄PD小鼠在MPTP造模后1、4、7d爬杆时间均显著延长,且在MPTP给药第7d具有显著统计学差异;但小鼠转棒潜伏期在不同月龄PD小鼠没有统计学差异。(2)MPTP造模后7d,与3月龄PD小鼠相比,16月龄PD小鼠黑质和纹状体TH阳性细胞的缺失较为明显,TH蛋白表达也较低,α-synuclein的表达则显著增加。(3)MPTP造模7d后16月龄小鼠中脑黑质细胞内可见较多的脂褐素沉积,线粒体肿胀空泡化,且可见较多的变性神经元。(4)与3月龄生理盐水对照组相比,16月龄生理盐水对照组LC3-II和HDAC6的表达下降,P62的表达增加。(4)MPTP造模7d后,与16月龄生理盐水对照组相比,16月龄PD小鼠LC3-II、 P62和HDAC6的蛋白表达虽有增加但没有统计学差异;且与3月龄PD小鼠相比,16月龄PD小鼠LC3-II和HDAC6的蛋白表达显著下降。  结论:老化可加剧DA能神经元损伤,16月龄小鼠对MPTP诱导损伤存在较高的敏感性。小鼠中脑黑质的自噬水平存在随龄性下降趋势。在3月龄小鼠中HDAC6介导的自噬应激可减弱MPTP引起的毒性作用,而16月龄小鼠的自噬失代偿导致了老龄小鼠对MPTP毒性作用的増龄敏感性。  第三部分:帕金森病増龄易感性的自噬调控机制  目的:构建不同月龄C57BL小鼠MPTP急毒模型,观察自噬靶向药物雷帕霉素和海藻糖对不同月龄组PD小鼠DA能神经元损伤的保护作用,并研究它们对不同月龄PD小鼠自噬的调控机制。  方法:3月龄和16月龄C57BL雄性小鼠,均分为正常对照组、PD模型组、雷帕霉素溶剂对照组、雷帕霉素高剂量组、雷帕霉素中剂量组、雷帕霉素低剂量组和海藻糖组。在造模后第7d对各处理组小鼠进行小鼠爬杆实验,透射电镜观察中脑黑质细胞超微结构变化。Western blot检测中脑黑质TH和α-synuclein蛋白表达变化,自噬特异性蛋白LC3、自噬底物蛋白P62、HDAC6蛋白及溶酶体相关膜蛋白1(Lysosome-associated membrane protein-1,LAMP1)的表达变化。  结果:(1)高、中、低三个不同剂量的雷帕霉素治疗后,均可缓解3月龄和16月龄PD小鼠爬杆时间的延长,但雷帕霉素改善行为学的作用在3月龄PD小鼠与其剂量大小成反比。(2)高、中剂量雷帕霉素治疗可诱导3月龄和16月龄PD小鼠中脑黑质细胞内形成自噬体。(3)雷帕霉素激活16月龄 PD小鼠自噬流和HDAC6的水平与其剂量大小成正比,高剂量的雷帕霉素治疗3月龄PD小鼠虽可较高地上调LC3-II和HDAC6水平,但其诱导的自噬流功能却并不是最强的。(4)不同剂量雷帕霉素均可上调3、16月龄小鼠 LAMP1的表达,且此作用在3月龄PD小鼠与其剂量大小成反比。(5)1mg/kg海藻糖可通过激活自噬流和溶酶体,促进α-synuclein自噬降解,进而对3月龄PD小鼠发挥神经保护作用,但它对16月龄PD小鼠却没有作用。  结论:雷帕霉素和海藻糖治疗能够缓解3月龄PD小鼠的DA能神经元损伤,其机制与诱导自噬流促进α-synuclein自噬降解有关。在3月龄PD小鼠,鉴于低剂量雷帕霉素能够协同上调较高水平的LAMP1表达,低剂量雷帕霉素的神经保护作用最强。然而,由于老龄小鼠的低自噬代偿能力,需要较高剂量的自噬诱导剂治疗,对3月龄PD小鼠有效的海藻糖剂量对16月龄PD小鼠却没有作用。
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