铁、铜等在铜蓝蛋白基因敲除小鼠帕金森发病中的作用及其机制研究

近年来，脑铁、铜代谢调控与神经退行性疾病发病的研究日益受到各国科研人员的重视，然而，由于现有的技术不能对脑内不同区域和不同种类神经细胞铁、铜等元素进行精确定位和含量测定，极大地限制了该领域研究的进展。本研究依靠我国同步辐射加速器技术研究的最新成果，在扎实的前期工作的基础上，探索铜蓝蛋白基因敲除小鼠模型及其在此基础上建立的PD模型、高铁、低铁模型小鼠脑内单个细胞（神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞）和脑区(黑质、纹状体、海马、皮层、小脑)等部位铁水平变化的细胞和区域特异性及其增龄变化特征；同时运用现代分子生物学和原代细胞培养技术，检测相应脑区和细胞铁转运及调控相关分子的表达，发现铁代谢紊乱致神经细胞损伤的关键细胞种类和脑区，以及这类细胞或/和脑区铁代谢调控、氧化应激致神经细胞死亡和PD发生、发展的分子机制和信号转导通路，为预防和治疗铁代谢紊乱所致PD提供新的方法和途径。

近年来，脑铁、铜代谢调控与神经退行性疾病发病的研究日益受到各国科研人员的重视，然而，由于现有的技术不能对脑内不同区域和不同种类神经细胞铁、铜等元素进行精确定位和含量测定，极大地限制了该领域研究的进展。本研究在我国同步辐射加速器技术应用的过程中，探索了铜蓝蛋白基因敲除小鼠模型及其在此基础上建立的PD模型、高铁、低铁模型小鼠脑内神经细胞和脑区铁水平变化特征；研究进一步结合ICP-MS、组织测铁方法以及现代分子生物学技术，在发现铜蓝蛋白基因敲除小鼠、神经毒剂处理造成脑铁改变的现象基础上，揭示了铜蓝蛋白、线粒体铁蛋白、hepcidin等在调节脑铁转运，影响氧化应激水平和致神经细胞凋亡和PD发生、发展的分子机制和信号转导通路， 发现铁代谢紊乱致神经细胞损伤的复杂的各神经细胞种类的相关性，为预防和治疗铁代谢紊乱所致PD提供新的思路。.(1)脑铁水平增高，加剧了MPTP引起的脑内多巴胺能神经细胞的凋亡，黑质酪氨酸羟化酶的减少与铁蛋白表达增高同时出现在黑质神经细胞上。.(2)铜蓝蛋白基因敲除加剧了腹腔注射MPTP所致神经元的凋亡，与铜蓝蛋白基因敲除所致的脑铁增高密切相关。.(3)侧脑室注射铁螯合剂DFO能够减轻由MPTP处理引起的铜蓝蛋白基因敲除小鼠脑内神经细胞的凋亡程度。.(4)不管是在铜蓝蛋白基因敲除小鼠还是侧脑室注射铁的模型小鼠，伴随着脑铁的增高脑内氧化紧张性程度明显增加。.(5)Bcl-2/Bax 和caspase-3的明显变化是脑铁增高，加剧MPTP处理导致神经细胞凋亡的关键分子。.(6)hepcidin在脑缺血再灌注损伤脑内铁异常增高过程中其重要作用。.(7)线粒体铁蛋白能够影响细胞内自由铁池的变化，通过影响Erk/p38信号通路，对淀粉样蛋白β造成的神经细胞损伤具有保护作用。