迷迭香酸对帕金森病多巴胺能神经元保护作用的分子机制研究

Recently, much attention has been paid to the neuroprotective strategies for the treatment of Parkinson's disease (PD). Rosmarinic acid is a polyphenolic natural product widely existed in many herbs. Our previous studies have demonstrated that rosmarinic acid could exert its protective effects against 6-hydroxydopamine (6-OHDA) and 1-methyl-4-phenyl-pyridium (MPP+)-induced neurotoxicities. However, the molecular mechanisms underlying the neuroprotective effects of rosmarinic acid on PD are still not clear.The aim of the present study is to further explore the neuroprotective effects of rosmarinic acid against PD in A53T transgenic mice and dopaminergic neurons, as well as the underlying mechanisms. We hypothesize that rosmarinic acid could inhibit iron-induced aggregation of alpha-synuclein, decrease the expression of alpha-synuclein and destabilize alpha-synuclein via its anti-oxidant and iron chelating activities. Furthermore, the fibril-destabilizing effects of rosmarinic acid are obtained through the activation of NF2E2-related factor 2 (Nrf2) and hypoxia-inducible factor (HIF-1) leading to increasing expression of heme oxygenase 1 (HO-1), which can destabilize alpha-synuclein. Further researches on the molecular mechanisms and related signaling pathway of rosmarinic acid in PD will provide new research results and strategies for the prevention and treatment of PD.

近年来，帕金森病（PD）的神经保护治疗策略越来越受到重视。迷迭香酸是从植物中提取的一种含多酚羟基的酸，我们前期研究证实迷迭香酸对神经毒素6-OHDA及MPP+诱导的细胞损伤具有保护作用，但其神经保护作用的分子机制尚不清楚。本项目拟在表达人 alpha-突触核蛋白A53T基因突变的转基因小鼠及多巴胺能神经细胞上，深入探讨迷迭香酸的神经保护作用及分子机制。证实迷迭香酸能够抑制alpha-突触核蛋白聚积，其机制可能是通过其抗氧化及铁离子螯合作用抑制铁介导的alpha-突触核蛋白聚集、降低alpha-突触核蛋白表达及增加alpha-突触核蛋白降解而实现的。其可能的降解机制涉及核转录因子NF2E2相关因子2/血红素加氧酶1 （Nrf2/HO-1）通路及缺氧诱导因子(HIF)/HO-1通路的调控。阐明迷迭香酸保护PD神经元的分子机制及相关信号转导通路，为PD的防治提供全新的研究结果和药物防治的新策略。

研究已经证实铁及alpha-突触核蛋白的异常聚集是帕金森病（Parkinson’s disease, PD）发病机制中的关键因素。迷迭香酸（rosmarinic acid，RA）是一种水溶性的多酚羟基化合物，具有抗氧化、抗炎、抗菌和免疫抑制等多种生物活性。本实验室的前期研究表明，RA对多巴胺（dopamine, DA）能神经元具有保护作用，但其确切的神经保护作用的分子机制仍不清楚。本实验在以往研究的基础上应用多种技术方法在6-OHDA制备的PD大鼠模型，MPTP及鱼藤酮诱导的PD小鼠模型和多巴胺能神经细胞SH-SY5Y细胞上，研究了RA对PD模型的保护作用，并深入探讨其可能的分子机制。证实RA对神经毒素6-OHDA诱导的PD动物模型具有保护作用，其机制与降低黑质铁水平及抗凋亡相关。RA能够保护MPTP及鱼藤酮诱导的PD小鼠模型，其保护作用的机制可能与其抑制MPTP诱导的黑质铁水平的增加及鱼藤酮诱导的PD小鼠黑质的α-突触核蛋白的表达增加有关。进一步的体外实验证实RA具有铁螯合作用，可以部分逆转细胞内高铁造成的线粒体膜电位的降低，使HO-1 的mRNA及蛋白上升，从而抑制铁诱导的alpha-突触核蛋白的聚集，并通过铁反应元件/铁调节蛋白（iron responsive element/iron regulatory proteins, IRE/IRPs）机制，降低铁诱导的α-突触核蛋白mRNA的表达，从而减轻高铁水平对细胞造成的损害。此外，机制研究证实RA可以通过保护线粒体功能，上调Bcl-2以及p-Bad的表达，从而拮抗鱼藤酮引起的细胞凋亡。RA可能通过其抗氧化作用降低鱼藤酮诱导的α-突触核蛋白的表达，并通过上调HO-1及 HSP70，促进异常α-突触核蛋白的降解，并证实其上调HO-1的机制可能与MEK/ERK通路、上调Nrf2以及HIF-1α的表达有关。本实验所研究的RA对DA能神经元的保护作用及其可能机制的探讨，为PD的防治提供全新的研究结果和药物防治的新策略。