神经干细胞分泌组通过Sirt1通路对帕金森病模型受损神经元发挥保护作用

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研究背景帕金森病(Parkinson’s disease,PD)作为一种常见的神经退行性疾病,主要的病理学变化为多巴胺能神经元(Dopaminergic neuron,DAN)的丢失和路易小体的形成。PD患者会出现静止性震颤、运动缓慢、肌肉僵硬和姿势反射丧失等运动症状以及伴有自主神经功能障碍、睡眠障碍、认知和精神障碍等非运动症状。PD目前仍然没有较好的治愈方法,而细胞替代治疗因致瘤性和排斥反应进入瓶颈期。因此,干细胞的分泌组注射由于其良好的治疗效果以及便利、创口小的优点脱颖而出。神经干细胞分泌组(Neural stem cell secretome,NSC-S)中物质丰富,具有促进轴突再生、减少细胞凋亡、抵抗炎症发展等作用,并且目前对NSC-S具体成分的探索还处于初期阶段。因此,NSC-S中的一些组分或许可以为治疗PD提供新的思路和启发。研究目的探究NSC-S是否能缓解PD大鼠的运动和非运动障碍以及DAN的丢失。在体外进一步研究NSC-S对6-OHDA损伤的PD细胞模型的保护作用及其具体机制。研究方法(1)建立PD大鼠模型,并通过阿朴吗啡(Apomorphine,APO)诱导旋转实验评估模型建立是否成功;(2)通过旷场实验、前肢功能测试、蔗糖偏好实验、高架十字迷宫以及阿朴吗啡诱导旋转实验观察NSC-S对PD大鼠的运动和非运动障碍的治疗作用;(3)通过免疫组化染色观察NSC-S对PD大鼠黑质以及纹状体中DAN丢失的保护作用;(4)通过免疫荧光染色观察NSC-S对PD大鼠中脑α突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)的磷酸化水平的影响;(5)在体外通过使用6-OHDA损伤PC12细胞来建立PD细胞模型;(6)通过流式细胞术、免疫荧光染色、Western blot等方法来观察NSC-S对PD细胞模型的线粒体功能障碍、氧化应激以及细胞凋亡的影响并探究其机制;(7)使用液相色谱串联质谱(Liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)检测NSC-S成分,并进行生物信息学分析,以探索发挥细胞保护作用的具体物质,并使用该物质的外源重组蛋白纯品在体外PD细胞模型中进行验证。研究结果(1)NSC-S的脑立体定位注射改善了PD大鼠的运动和非运动缺陷。(2)NSC-S的脑立体定位注射减少了PD大鼠DAN的丢失和α-syn磷酸化水平的升高。(3)NSC-S减轻了PD细胞模型的线粒体功能障碍、氧化应激和细胞凋亡。(4)NSC-S通过上调Sirt1的水平来改善6-OHDA引起的线粒体动力学失衡,从而减轻线粒体功能障碍。(5)对NSC-S的LC-MS/MS检测结果进行生物信息学分析,发现其中含有的帕金森病蛋白7(Parkinson’s disease protein 7,PARK7)与PD以及线粒体有一定的联系。(6)使用外源重组PARK7蛋白纯品进行验证,发现PARK7可能可以通过提高Sirt1水平来改善6-OHDA造成的PC12细胞损伤。研究结论(1)NSC-S能通过减少DAN丢失来改善PD大鼠的运动和非运动障碍。(2)NSC-S可以通过增加Sirt1水平,改善线粒体动力学紊乱和功能障碍,从而降低氧化应激水平,保护6-OHDA损伤的神经元。而这一结果可能是通过NSC-S中的PARK7实现的。
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