小胶质细胞对中脑多巴胺能神经元铁代谢的影响及其机制研究

黑质铁的异常沉积是帕金森病（PD）发病的关键因素。但值得人们思考的是：PD黑质有大量激活的小胶质细胞，而且发生在神经元损伤之前，这些激活的小胶质细胞中有大量铁的沉积。细胞内铁水平是否影响小胶质细胞的激活与功能？小胶质细胞在铁选择性损伤多巴胺能神经元致PD中发挥怎样的作用？这些关键问题值得我们深入探讨并解决。本研究拟在原代培养的中脑神经元、小胶质细胞上通过多种技术方法证实，与PD发病相关的小胶质细胞能够影响多巴胺能神经元铁代谢，其功能与小胶质细胞内铁水平相关；小胶质细胞通过释放炎症因子和乳铁蛋白影响多巴胺能神经元铁代谢；多巴胺能神经元对小胶质细胞作用的易感性取决于多巴胺能神经元铁的水平。本研究不仅使我们对PD黑质铁聚积的机制日臻完整和准确，而且对调控小胶质细胞的功能使其向保护神经元的方向发展，有极大的推动作用。

尽管神经元在帕金森病（PD）的研究中受到了极大的关注，但越来越多的研究表明胶质细胞在PD发病中发挥重要作用。黑质铁的异常沉积与小胶质细胞的激活均参与了PD的发病，激活的小胶质细胞中有大量铁的沉积且发生在神经元损伤之前，然而小胶质细胞激活和黑质铁聚积之间的关系尚未阐明。本研究应用原代培养的小胶质细胞与腹侧中脑（VM）神经元发现，细胞高铁能增加激活的小胶质细胞释放炎性因子，小胶质细胞释放的炎性因子IL-1β和TNF-α能激活VM神经元铁调节蛋白（IRP1），增加铁的转入减少铁的转出，进而导致细胞内的铁聚集和细胞损伤。小胶质细胞释放的炎性因子同样会影响其自身的铁代谢。高铁刺激BV2小胶质细胞合成IL-6增多，IL-6通过JNK信号途径调节BV2小胶质细胞铁相关蛋白的表达，造成小胶质细胞铁的聚集。除了释放炎性因子，小胶质细胞还能释放乳铁蛋白（Lf）。Lf属于转铁蛋白家族可以结合三价铁离子，通过乳铁蛋白受体（LfR）介导的细胞内吞参与铁的转运。除了转运铁，Lf还具有广泛的生物学功能：抗氧化应激，调控免疫炎症反应等。在脑内只有激活的小胶质细胞合成释放Lf，LfR主要在神经元上表达，PD患者中脑的神经元LfR表达增加，提示Lf/LfR与PD神经元损伤之间有一定关联性。本研究发现小胶质细胞铁负载能增加Lf的合成与释放，Lf 并非转运铁造成VM神经元的损伤，而对VM神经元发挥了保护作用，可能通过抗氧化、抗细胞凋亡途径实现的。PD黑质铁聚集在神经元与小胶质细胞，但星形胶质细胞很少有铁的沉积。作为构成血脑屏障的主要细胞，星形胶质细胞在铁的转运中必然发挥重要作用。本研究在PD细胞模型中发现，6-OHDA特异性的激活缺氧诱导因子上调了星形胶质细胞铁的转入与转出蛋白表达，增强了铁的转运能力，这可能是黑质聚集铁的来源。另外6-OHDA使星形胶质细胞合成BDNF/GDNF增加，神经营养因子通过激活VM神经元ERK/Akt 通路下调神经元IRP1，从而减弱铁转入过程。总之，该项目阐明小胶质细胞能够影响多巴胺能神经元铁代谢，其功能与小胶质细胞内铁水平相关；小胶质细胞通过释放炎性因子和Lf影响多巴胺能神经元铁代谢。星形胶质细胞可能是铁泵，其增强的铁转运可能是黑质聚集铁的来源。本研究不仅使我们对PD黑质铁聚积的机制日臻完整和准确，而且对调控胶质细胞的功能使其向保护神经元的方向发展，有极大的推动作用。