儿茶酚异喹啉物质促进多巴胺神经元变性的分子生物学机制

Catecholamine isoquinoline (CAIQ) can cause the death of dopaminergic neurons,which has been considered as one kind of endogenous neurotoxins to induce Parkinson's disease(PD). Lewy bodies ,whose major component is α-synuclein(α-syn), are a pathological hallmark of PD.In our project,rat models and stable cell lines with overexpression of α-syn will be established and then treated with salsolinol and NM-salsolinol,respectively.The effect of CAIQ on dopamine and its metabolites, oxidative stress,mitochondrial damage and α-syn aggregation will be evaluated. In addition,the role of CAIQ in the degeneration and death of dopaminergic neurons with overexpression of α-syn will be detected in multiple perspectives.The present project is proposed to elucidate the pathological mechanism of PD epigenetically. In this regard, we will explore the effect mechanisms of DNA methylation and microRNA on the dopaminergic neuron degeneration and death induced by CAIQ. Our project will provide effective molecular biological approaches for prevention,diagonosis and treatment of PD,which will improve life quality of patients with PD and reduce the morbidity of PD globally.

儿茶酚异喹啉物质(CAIQ)可以引起多巴胺(DA)神经元死亡，被认为是导致帕金森病(PD)的内源性神经毒素。α-synuclein(α-syn)是PD病理特征之一路易小体的主要蛋白。本项目拟构建过表达α-syn的大鼠模型和细胞模型，经儿茶酚异喹啉物质Salsolinol和NM-Salsolinol分别处理后，从细胞层面和动物层面上研究CAIQ对过表达α-syn的多巴胺神经元内DA及其代谢产物含量的影响，并考察由此引发的线粒体损伤程度、氧化应激水平的改变及α-syn的聚集情况，从多角度探究CAIQ促进过表达α-syn的多巴胺神经元变性死亡的作用。此外，本项目还将深入探索DNA甲基化和microRNA在CAIQ促多巴胺神经元变性死亡中的作用机制，试图从表观遗传学角度阐明PD的病理机制，为预防、诊断、治疗PD提供有效的分子生物学手段，以期提高PD患者的生存质量，降低全球PD的发病率。

帕金森病（Parkinson's disease，PD）是中枢神经系统的慢性退行性疾病，高发于 65 至 70 岁的老年人中。目前PD被认为是遗传相关因素和环境相关因素共同导致的。而环境因素外源性神经毒素如 MPTP一直在PD研究中处于重要地位，但并非所有 PD 病人都会接触到外源性神经毒素，因此与外源性神经毒素MPTP相似的内源性神经毒素可能是PD发生的关键因素。课题组前期研究表明 PD 病人脑中确实存在内源性的四氢异喹啉（Tetrahydroisoqu- inoline，TIQs）类神经毒素，包括 1-甲基-4-苯基-1,2,3,4-四氢异喹啉（Salsolinol，Sal）和 1（R）-2（N）-二甲基-6,7-二羟基-1,2,3,4-四氢异喹啉（ NM-Salsolinol， NMSal），因此课题组初步提出了“儿茶酚胺异喹啉物质导致帕金森病”的假说。. 本课题依据上述内源性神经毒素假说，进一步从蛋白质代谢和神经免疫相互作用角度探寻内源性神经毒素在PD发病过程中扮演的角色，建立了细胞和动物PD模型。我们首次将内源性神经毒素生成，神经免疫相互作用和蛋白聚集机制相结合，提出以三个循环为基础的神经元慢性损伤假说，对上述模型中内源性神经毒素的形成及其毒性剂量效应进行验证，探究由氧化应激引起的醛类是否会进一步导致内源性神经毒素的生成并产生醛应激效应，重点研究内源性神经毒素生成的循环，炎症条件下神经与免疫相互作用的循环和蛋白代谢降解异常引起的蛋白聚集循环的形成机制，探讨这三个循环相互促进和制约的关系，阐明三个循环的级联放大的效应，为PD发病机制和治疗策略提供新的理论基础和方法。. 本研究取得了以下创新性成果： .1. 在前期基础上进一步证实NMSal的神经毒性和剂量效应，确认氧化应激和内源性神经毒素形成的关系，提出醛应激循环。.2. 发现炎症参与了内源性神经毒素作用下的病理环境，导致神经焦亡的发生，提出炎症循环。.3. 发现HMGB1在内源性神经毒素作用下与α-synuclein代谢异常和蛋白聚集相关，提出蛋白聚集循环。.4. 首次提出由醛应激循环，炎症循环和蛋白聚集循环构成的神经元慢性损伤假说。. 综上，本课题初步证实并提出由醛应激循环，炎症循环和蛋白聚集循环组成的神经元慢性损伤假说，其可以很好地解释 PD发病机制，并为PD治疗提供策略。