氯胺酮对帕金森病突触核蛋白病理过程和认知功能的影响

α- synuclein abnormal aggregation and formation of Lewy bodies is the main reasons causing Parkinson's disease and dementia with Lewy bodies. Beta-synuclein WT protects against alpha-synuclein-induced neurodegeneration. Beta-syn V70M mutant is prone to aggregation and causes mitochondrial damage and cell death. Research shows that low dose of ketamine has potential protective effects on neurons. Ketamine is involved in the process of beta-syn V70M synucleinopathies and autophagy, although it is not clear the mechanisms, roles and pathogenesis of ketamine on beta-syn V70M degradation. In this project, we explore the effect of long-term use of low-dose ketamine on autophagy, the degradation of β-syn V70M by PI3K/Akt/mTOR signaling pathway and neurodegeneration in β-syn V70M stable neuroblastoma cell line and gene-target DLB mouse by cell biology, biochemistry, molecular biology, optogenetics, electrophysiology, morphology and behavior methods. From this experiments, it should elucidate the protective effect of ketamine on neurons in Lewy body pathology of Parkinson’s disease, and determine the long-term use of low-dose ketamine effects on synuclein pathological process and cognitive function. In brief, through the project, it will provide us the new theory and strategy of medical therapy for DLB and Parkinson’s disease.

α-突触核蛋白异常聚集形成路易体是造成帕金森病和路易体痴呆的主要原因。β-synWT对α-syn诱导的神经元退化有保护作用，而突变体V70M易于聚集并导致线粒体损伤和细胞死亡。研究表明低剂量氯胺酮对神经元有潜在保护作用，但对β-synV70M突触核蛋白病理和细胞自噬及β-synV70M蛋白降解的作用尚不清。实验将在稳定表达β-synV70M的神经母细胞瘤细胞和基因打靶小鼠模型上，采用细胞生物学、生物化学、分子生物学、光遗传学、电生理学、形态学和行为学等方法，观察低剂量氯胺酮长期使用通过PI3K/Akt/mTOR信号通路对自噬和β-synV70M降解的作用以及对神经细胞退化的影响。通过此实验，将阐明帕金森病理学过程中低剂量氯胺酮长期使用对神经元的保护作用，明确低剂量氯胺酮长期使用帕金森相关突触核蛋白病理过程和认知功能的影响，从而为路易体痴呆及帕金森病人的药物治疗提供理论基础。

背景 随着中国逐步进入老龄化社会，帕金森病患者的发病数量在增多，但是针对此病的预防或治疗，并无特效药物，因此相关治疗药物的研发与寻找，成为当下迫切需求。在临床上，有研究观察到氯胺酮对帕金森病的运动症状有抑制效果，那么氯胺酮对帕金森病的作用机制正是我们此次研究的主要目的。方法 在本课题中，我们分别以细胞、帕金森病线虫和动物模型进行了实验，观察了动物行为学的改变，自噬相关蛋白及蛋白相关通路的变化，对线粒体损伤及神经突触核蛋白调节等方面进行了相关的研究与探索。结果 实验结果表明，氯胺酮改善了帕金森病小鼠的行为学症状，自噬相关蛋白 LC3 II以、Beclin 1、Parkin以及PINK1蛋白表达上调，以及抑制 Akt、p70S6K以及 mTOR的磷酸化，通过抑制PI3K-Akt-mTOR信号通路调节自噬及线粒体自噬，减少了α-synuclein的表达，对多巴胺能神经产生保护作用。氯胺酮降低了帕金森病线虫中神经突触核蛋白α-synuclein的聚集和脂质的沉积，延长了线虫的寿命。结论 氯胺酮通过抑制PI3K-Akt-mTOR信号通路调节细胞自噬及线粒体自噬，通过直接或间接作用减少神经元内α-synuclein的表达，减少了多巴胺能神经元的凋亡，改善了帕金森病小鼠的行为学症状，延长了帕金森病线虫的寿命。