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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是中枢神经系统的退行性疾病。主要症状是肌肉僵直,静止性震颤和姿势反射障碍,它是继阿尔茨海默病之后的第二大神经系统退行性疾病。PD的主要病理学特征是黑质致密带(substantia nigra pars compactor,SNpc)多巴胺(dopamine,DA)能神经元的损伤,残存的神经元内出现以α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)为主要成分的酸性包涵体(lewy body,LBs)。虽然遗传,环境和氧化应激发挥一定的作用,但PD的确切发病机制尚未完全了解。在PD的发病过程当中,铁起到了关键的作用,铁的过度沉积可能参与了PD DA能神经元的变性死亡过程。研究显示铁转入蛋白二价金属离子转运蛋白(divalent metal-ion transporter-1,DMT1)在PD病人和PD模型的黑质(substantia nigra,SN)内高表达,表明DMT1的代谢紊乱可能导致了该区铁的选择性聚积,最终导致神经元的死亡。Ferroportin 1(FPN1)是目前所知唯一一种跨膜的铁转出蛋白,FPN1的功能缺失会引起铁代谢的紊乱。铁调节蛋白(iron regulatory proteins,IRPs)是铁代谢相关蛋白的转录后调节的最重要的因素,可与DMT1 m RNA的3’端铁应答元件(iron response element,IRE)和FPN1 m RNA5’端的IRE结合,调控铁代谢相关蛋白表达。最近许多研究表明缺氧诱导因子(hypoxia‐inducible factors,HIFs)是铁稳态的重要决定因素。除了缺氧,许多其他刺激可以激活HIFs,HIFs与缺氧反应元件(hypoxic response elements,HRE)结合形成转录起始复合物,调控铁代谢相关蛋白表达。α-Syn是一个140氨基酸残基的细胞溶质性神经元蛋白,主要合成于突触终端,据报道α-Syn主要与突触小泡运输,突触囊泡池的调控有关。α-syn作为LBs的主要成分,在SN中聚集形成不溶性聚集体并引起神经毒性。神经病理学研究发现SN内α-syn的异常聚集常常伴有铁沉积,近来研究发现,α-syn是铁还原酶,能将Fe3+还原成Fe2+。α-syn本身作为一种铁代谢相关的蛋白,其表达异常必然参与了细胞铁代谢。但是,铁和α-syn相互联系的具体分子机制仍然不清楚。PD SN神经元和小胶质细胞有铁的沉积。小胶质细胞不能合成α-syn但可以吞噬α-syn,那么吞噬的α-syn对小胶质细胞铁代谢有什么影响?本研究应用外源性α-syn处理小胶质细胞,观察了α-syn单体(monomericα-synuclein,M-α-syn)和α-syn寡聚体(oligomericα-synuclein,O-α-syn)的铁还原酶活性以及α-syn对小胶质细胞铁代谢的影响。结果如下:1.0.5μmol/L、1μmol/L、2μmol/L、3μmol/L、4μmol/L、5μmol/L、6μmol/L、7μmol/L、8μmol/L M-α-syn处理BV2小胶质细胞24 h,结果显示0.5μmol/L、1μmol/L、2μmol/L、3μmol/L、4μmol/L、5μmol/L组活性与对照组相比细胞的存活率没有明显变化(P>0.05,n=6)。因此选定1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L为后面实验中所应用浓度。2.0.5μmol/L、1μmol/L、2μmol/L、3μmol/L、4μmol/L、5μmol/L、6μmol/L、7μmol/L、8μmol/L O-α-syn处理BV2小胶质细胞24 h,结果显示0.5μmol/L、1μmol/L、2μmol/L、3μmol/L、4μmol/L、5μmol/L组活性与对照组相比细胞的存活率没有明显变化(P>0.05,n=6)。因此选定1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L为后面实验中所应用浓度。3.1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L的M-α-syn处理BV2小胶质细胞系24小时,DMT1表达量明显上调,5μmol/L表达量是对照组的1倍(p<0.001,compared with control group.n=6),而FPN1表达量并未发生明显改变(P>0.05,n=6)。4.1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L的M-α-syn处理BV2小胶质细胞系24小时,IRP1和HIF-2α表达量并未发生明显改变(P>0.05,n=6)。5.1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L的O-α-syn处理BV2小胶质细胞系24小时,DMT1和FPN1表达量明显上调,DMT1和FPN1表达量在3μmol/L时最高,是对照组的1倍(p<0.001,n=6)。6.1μmol/L,3μmol/L,5μmol/L的O-α-syn处理BV2小胶质细胞系24小时,IRP1和HIF-2α表达量并未发生明显改变(P>0.05,n=6)。7.1μmol/L M-α-syn及O-α-syn处理BV2小胶质细胞24h,可以增加细胞对Fe2+的摄取,与对照组相比差别有统计学意义(P<0.01,n=6)。8.1μmol/L M-α-syn处理BV2小胶质细胞24h,细胞对Fe2+的转出,与对照组相比并无明显变化,差别没有统计学意义(P>0.05,n=6),1μmol/L O-α-syn处理BV2小胶质细胞24h,细胞对Fe2+的转出明显增强,与对照组相比差别有统计学意义((P<0.01,n=6)9.100μmol/L M-α-syn及O-α-syn处理BV2小胶质细胞4h,加入Ferrozine溶液(100μmol/L)、NADH溶液(100μmol/L)、MOPS溶液(100mmol/L)、Cuso4溶液(300μmol/L)、FAC溶液(100μmol/L),酶标仪562nm处检测M-α-syn以及O-α-syn铁还原酶活性升高,与对照组相比差别有统计学意义(P<0.01,n=6),O-α-syn铁还原酶活性高于M-α-syn活性,差别有统计学意义(P<0.05,n=6)。上述结果表明:M-α-syn及O-α-syn均有铁还原酶活性,且O-α-syn活性强于M-α-syn。α-syn参与了BV2小胶质细胞铁的代谢,M-α-syn和O-α-syn引起DMT1表达的增加,铁转入增多。O-α-syn引起FPN1表达的增加,铁转出增强。α-syn对BV2小胶质细胞铁的代谢的影响与IRP1和HIF-2α的调节无关,而与α-syn铁还原酶活性有关。本研究为α-syn参与小胶质细胞铁代谢提供了强有力的实验依据。