帕金森症(PD)是老年人群中发病率很高的一种神经系统退行性疾病，其主要病理特征为选择性的黑质和纹状体多巴胺(DA)能神经元的减少、丧失和黑体-纹状体束的病理性改变，从而引起运动障碍。 流行病统计学的证据表明，吸烟的人群当中患帕金森症的比率明显低于不吸烟人群，而尼古丁作为烟叶当中最主要的有效成分之一，其在帕金森症当中的保护作用引起了极大的兴趣。尽管对其作用机制仍然存在很多争议，目前比较普遍的看法是尼古丁能够作为烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)的激动剂而发挥作用。PD病人的黑质—纹状体区域某些nAChRs的特定亚型含量降低，而实验证明通过刺激激活这些亚型的nAChRs又具有有效的神经保护作用。因此尼古丁通过其受体的作用途径成为研究的焦点之一。然而值得注意的是，除了作为nAChRs的激动剂，尼古丁的一些其他特性也具有潜在的神经保护作用。Linert等人发现在有游离铁离子存在的情况下，6-OHDA通过Fenton自氧化所造成的氧化损伤可能是其神经毒性作用的重要机制。而尼古丁能够显著抑制这一过程。我们实验室以前的研究也表明，尼古丁对于烟气焦油当中的自由基有明显的清除效果。而Cormier等人最近的报道显示，尼古丁能够竞争线粒体呼吸链的复合物Ⅰ上NADH的结合位点，从而抑制NADH—辅酶Q还原酶(NADH-Ubiquinonereductase，NQR)的活性，并且显著抑制线粒体的呼吸控制率(mitochondrialrespiratorycontrolratio，RCR)。他们同时也证实尼古丁的这些作用与其受体无关。 线粒体复合物Ⅰ在PD的病理学当中有着至关重要的作用，很早就在对PD病人的尸检当中发现了复合物Ⅰ被抑制或者活力下降的现象(12-14)。而有意思的是，目前所知的几个能够诱导帕金森症模型的主要神经毒剂，如N-methyl-4-phenylpyridiniumion(MPP+)，鱼藤酮(rotenone)和6-羟多巴(6-hydroxydopamine，6-OHDA)等，也都是复合物Ⅰ的抑制剂(15,16)。神经毒素对复合物Ⅰ的这种抑制通常都导致线粒体膨胀(mitochondriapermeabilitytransition,mPT)和细胞色素C(CytochromeC，Cyt.C)从线粒体当中游离出来，进而启动诱导细胞凋亡的级联反应。这种结果也提示在线粒体呼吸链与线粒体通透性转化孔道(mitochondriapermeabilitytransitionpore，mPTP)之间存在着某种联系，而复合物Ⅰ在其中的作用尤其引人注目。 由于尼古丁是一个小的两性分子，它可以自由通过脑血屏障，我们认为尼古丁在与受体作用以外，还可能穿过细胞膜进入胞质，通过与线粒体或者胞质内其他组分直接作用而发挥其神经保护作用。大量报道显示尼古丁对于MPP+引起的神经毒性具有保护作用，我们首先检测了尼古丁与MPP+在分离纯化的大鼠脑线粒体上的相互作用，发现尼古丁抑制了MPP+诱导的线粒体膨胀和细胞色素C释放，提示尼古丁可以在线粒体水平发挥神经保护作用。通过加入不同呼吸链底物我们发现，尼古丁对线粒体的保护作用仅与复合物Ⅰ直接相关。进一步研究发现，nicotine并没有抑制MPP+或者Ca2+引起的线粒体膜电位下降，而是降低了复合物Ⅰ上的电子漏，这与以前所报道的“复合物Ⅰ上的电子漏可以直接影响线粒体通透性转化孔道的开关闭合”的结论是一致的。我们的研究还发现nicotine对于维护线粒体内的氧化还原平衡也发挥了作用，提示nicotine的神经保护作用可能是多种效果叠加的产物。除MPP+外，nicotine对于Ca2+诱导的线粒体膨胀和细胞色素C释放也有显著的抑制效果，这进一步说明nicotine的保护作用是非特异性的。为了证实nicotine能够在不通过受体的情况下发挥作用，我们在培养的SH-SY5Y细胞当中加入尼古丁受体的非特异性抑制剂：美加明(mecamylamine)。同时，我们将带有绿色荧光蛋白标记的细胞色素C质粒转入该细胞，在激光共聚焦荧光显微镜下实时检测细胞色素C的分布。观测的时候，向培养基当中加入20nM线粒体特异性染料MitotrackerRedCMXRos(MTR)进行标记以观察线粒体膨胀的情况。实验结果表明，在有mecamylamine存在的情况下，尼古丁和CsA仍然能够有效抑制SY5Y细胞当中神经毒剂所诱导的线粒体膨胀和细胞色素C释放，说明尼古丁可以不通过其受体发挥作用。 我们还在24-48小时内检测了尼古丁和MPP+对细胞活力，膜电位，氧化还原状态以及铁代谢等方面的影响，进一步分析尼古丁在更长的细胞培养时间内通过这种非受体途径的保护作用是否仍然存在。