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目的:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的病理特征之一是中脑黑质致密部多巴胺(Dopamine, DA)神经元进行性丢失。其机制尚未明了,且该病缺乏根本性治疗手段。近来认为泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin proteasome system,UPS)障碍在PD发病中起重要作用,然此障碍引起DA神经元变性的机制,以及可能的保护策略尚不清楚。为此,本实验旨在探讨细胞内游离钙平衡紊乱、c-Jun氨基端激酶(c-Jun NH2 terminal kinases,JNK)激活和胱冬肽酶-3介导的内源性凋亡通路、内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)在蛋白酶体抑制引起DA神经元变性中的作用,以及胶质源性神经营养因子(Glial derived neurotrophic factor, GDNF)对其损伤DA神经元的可能保护机制。方法:我们分别用蛋白酶体抑制剂lactacystin处理体外培养的DA神经元和大鼠脑内立体定位注射的方法,建立UPS障碍的细胞模型和动物模型,分三部分进行研究。第一部分,在原代培养的腹侧中脑(Ventral mesencephalon, VM)神经元模型上,观察lactacystin对DA神经元游离钙水平和细胞存活的影响,以及L-型电压依赖钙通道的可能作用,以探讨钙平衡紊乱与蛋白酶体抑制引起DA神经元损伤的关系。第二部分,在细胞和动物模型上,观察JNK激活对胱冬肽酶-3介导的内源性凋亡和大鼠黑质DA神经系统损伤,来验证JNK通路在蛋白酶体抑制引起DA神经元变性中的作用。第三部分,在VM神经元模型上,观察GDNF对DA神经元损伤、ERS、胱冬肽酶-3激活和α-突触共核素阳性包涵体形成的影响,来评价GDNF保护蛋白酶体抑制引起DA神经元损伤的作用及其可能的机制。结果:我们发现,(1) lactacystin处理使钙紊乱相关基因表达增高、DA神经元内游离钙降低、除极化诱导的钙增幅和DA释放减少、引起DA神经元损伤;而除极化使DA神经元钙离子浓度回升并保护DA神经元,这种保护作用能被L-型钙通道激动剂模拟,但被拮抗剂阻断。(2)细胞模型上,lactacystin引起DA神经元凋亡和ERS、激活JNK和胱冬肽酶-3介导的内源性凋亡通路;JNK抑制剂能阻断JNK底物活化和内源性凋亡,保护细胞损伤。动物模型上,lactacystin引起大鼠运动行为异常、纹状体DA浓度下降、黑质致密部DA神经元丢失和JNK激活,而JNK抑制剂可改善DA神经系统的损伤。(3) GDNF预处理能抑制lactacystin引起的DA神经元丢失和凋亡、抑制ERS和胱冬肽酶-3激活,但不影响α-突触共核素阳性包涵体形成。结论:这些结果表明,UPS障碍情况下,(1) DA神经元变性和L-型电压依赖性钙通道活动减弱引起的钙平衡紊乱有密切关系; (2) JNK激活可通过内源性凋亡通路激活胱冬肽酶-3,参与多巴胺神经元变性; (3) GDNF能保护UPS障碍引起的DA神经元损伤,其作用与抑制ERS和胱冬肽酶-3激活有关,但不影响包涵体形成。这些新发现为了解PD中脑DA神经元变性的分子机制,寻找潜在的PD治疗靶点提供了有益的信息。