TRPV4调节帕金森病中内质网应激和炎症反应的作用及机制

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帕金森病(Parkinson’sdisease,PD)是一种常见的神经系统退行性疾病。PD的主要病理变化是中脑黑质多巴胺(Dopamine,DA)能神经元的变性丢失。PD的发病机制尚未明确,治疗方法有限。内质网应激(Endoplasmicreticulum stress,ERS)和炎症反应是PD重要的发病机制。ERS最终可引起黑质神经元的凋亡丢失。同时,神经炎症也可引起神经元的损伤甚至凋亡。瞬时感受器电位(Transient receptor potential,TRP)受体家族成员之一的瞬时感受器电位离子通道香草素受体亚家族Ⅳ(Transient receptor potential vanilloid 4,TRPV4)广泛存在于人体的各个脏器,如脑、肺、肾、膀胱以及消化道。在脑组织中TRPV4普遍分布在神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、血管内皮细胞和血管平滑肌细胞。研究显示,TRPV4与阿尔兹海默症、脑缺血、脑肿瘤、癫痫、三叉神经痛等神经系统疾病有关。因此,TRPV4通道在中枢神经系统中发挥着重要的作用,有望成为相关疾病的治疗靶点。TRPV4以钙诱导钙释放(Calcium induced calcium release,CICR)方式激活内质网应激,同时可介导神经炎症的产生。为了研究TRPV4介导内质网应激和炎症反应在PD中的作用机制,在PC12细胞中,我们利用TRPV4的特异性抑制剂HC067047和TRPV4 siRNA,研究TRPV4在1-甲基-4-苯基吡啶离子(1-methyl-4-phenylpyridinium ion,MPP+)诱导的内质网应激中的作用机制。同时,利用脑立体定位技术注射腺相关病毒载体到C57BL/6小鼠黑质区,构建TRPV4低表达和过表达小鼠,观察TRPV4对1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)诱导的PD小鼠运动功能、黑质区DA能神经元存活的影响,检测内质网应激相关分子肌浆网/内质网钙ATP酶2(Sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2,SERCA2)、葡萄糖调节蛋白 78(Glucose regulated protein,GRP78)、葡萄糖调节蛋白 94(Glucoseregulated protein,GRP94)、C/EBP 同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶原-12(pro-cysteinyl aspartate specific proteinase-12,procaspase-12),酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)和炎症因子白介素-18(Interleukin-18,IL-18)、环氧化酶-2(Cyclooxgenase-2,COX-2)、5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LOX)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶原-1(pro-cysteinyl aspartate specific proteinase-1,procaspase-1)的表达,从而阐明TRPV4调节PD小鼠黑质内质网应激和炎症反应的机制。主要研究结果如下:(1)TRPV4特异性抑制剂HC067047通过下调GRP78、GRP94、CHOP和上调SERCA2、procaspase-12,抑制MPP+诱导的内质网应激,减少PC12细胞凋亡,恢复TH的表达。(2)TRPV4 siRNA 通过下调 GRP78、GRP94、CHOP 和上调 SERCA2、procaspase-12,抑制MPP+诱导的内质网应激,减少PC12细胞凋亡,恢复TH的表达。(3)黑质区TRPV4低表达改善了 PD小鼠的运动功能障碍,而黑质区TRPV4过表达加重PD小鼠运动功能障碍。(4)黑质区TRPV4低表达抑制GRP78、GRP94、CHOP的升高和SERCA2、procaspase-12的降低,减少PD小鼠黑质区TH阳性神经元的丢失。反之,TRPV4过表达则加剧MPTP诱导的以上分子变化,增加PD小鼠黑质区TH阳性神经元的丢失。(5)黑质区TRPV4低表达抑制IL-18、COX-2、5-LOX的升高和procaspase-1的降低,减轻PD小鼠黑质炎症反应。反之,TRPV4过表达显著加剧MPTP诱导的以上分子变化,加重PD小鼠黑质炎症反应。小结:TRPV4对PD小鼠的运动能力具有调节作用。TRPV4通过调节内质网应激和炎症反应,从而影响PD小鼠黑质DA能神经元的存活。因此,TRPV4在PD的发生发展中起重要的调节作用,有望成为治疗和预防PD的靶点。
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