SIRT1-HIF-1α信号通路对帕金森病多巴胺能神经元损伤的保护作用及其机制研究

Our previous studies have demonstrated that deferoxamine(DFO) and Orexin-A have the neuroprotection effects on rotenone or MPP+ induced dopaminergic neuronal injury in Parkinson`s disease (PD), and down-regulation of the expression of hypoxia induced factor 1 ahpha (HIF-1α) could alleviate the aboved neuroprotection. Recently study have indicated that deacetylase SIRT1 could enhance the accumulation of HIF-1α protein and the activation of HIF-1α target genes such as VEGF,EPO. Our previous results also demonstrated that resveratrol could exert SIRT1 expression and alleviate rotenone induced dopaminergic neuronal injury. Therefore, we hypothesized that SIRT1-HIF-1α pathway might play an important role in the neuroprotection of dopaminergic neuronal damage in PD, and the up-regulating the expression of HIF-1α might provide a novel therapeutic target for the treatment of PD. Our project would set up PD model in vivo and in vitro, explore the specific regulation mechanism affecting the activity and expression of HIF-1α and its role in the SIRT1-HIF-1α pathway, evaluate the possibility of up-regulataion of HIF-1α in the neuroprotective treatment in PD, our study would be of great clinical significance.

我们前期研究发现，去铁胺(DFO)和食欲素(Orexin A)对鱼藤酮或MPP+诱导的帕金森病(Parkinson`s disease, PD)体外多巴胺能神经元损伤具有显著的保护作用，抑制缺氧诱导因子1alpha(HIF-1α)表达后，上述保护作用减弱。最近研究发现，肝癌细胞中去乙酰化酶SIRT1能促进HIF-1α蛋白积聚、激活其下游调控基因如VEGF、EPO的表达。我们前期研究也证实，SIRT1激动剂白藜芦醇可以减轻鱼藤酮导致的多巴胺能神经元损伤。我们推测，SIRT1-HIF-1α信号通路可能在保护PD的多巴胺能神经损伤中发挥重要作用，上调HIF-1α表达可能成为PD神经保护治疗的新靶标。本课题拟通过体内外PD模型，探讨影响HIF-1α活性及其在整个SIRT1-HIF-1α通路中的表达调控机制，为阐明上调HIF-1α对PD神经保护治疗的可能性，具有重要的临床意义。

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是中老年常见的神经变性性疾病，其主要病理改变为中脑黑质多巴胺能神经元变性丢失以及alpha-共核蛋白(alpha-synuclein, SNCA)纤维缠结为核心的Lewy小体（Lewy body, LB）形成。研究证实，氧化应激、线粒体功能障碍、蛋白质异常修饰及错误折叠等机制导致多巴胺能神经细胞功能紊乱是PD发病的核心机制。. 缺氧诱导因子1 alpha(HIF-1α)是细胞适应低氧环境的主要转录调控因子，通过上调基因的转录应对缺氧环境。HIF-1α通过调节铁代谢、抗氧化防御机制以及线粒体功能。我们前期研究发现，去铁胺(DFO)和食欲素(Orexin A)对鱼藤酮或MPP+诱导的帕金森病(Parkinson`s disease, PD)体外多巴胺能神经元损伤具有显著的保护作用，抑制缺氧诱导因子1alpha(HIF-1α)表达后，上述保护作用减弱。最近研究发现，肝癌细胞中去乙酰化酶SIRT1能促进HIF-1α蛋白积聚、激活其下游调控基因如VEGF、EPO的表达。我们的研究结果也显示SIRT1激动剂白藜芦醇有神经保护作用，我们认为SIRT1-HIF-1α信号通路可能在保护PD的多巴胺能神经损伤中发挥重要作用，上调HIF-1α表达可能成为PD神经保护治疗的新靶标。本课题从四个方面展开：一、在PD的体内外模型中，SIRT1通过表观遗传学机制上调HIF-1a的表达。SIRT1水平的降低导致与HIF-1a启动子区域结合的组蛋白H3K14乙酰化水平的升高，从而使染色质结构变得疏松，易于转录因子插入，促进HIF-1a的转录。二、MPTP处理组小鼠脑内的SIRT1的水平降低，与此HIF-1a 含量明显升高。对取出的新鲜的黑质组织内的SIRT1和HIF-1a的检测发现HIF-1a的mRNA和蛋白水平均升高，相对应的SIRT1的含量降低，验证了体内实验。三、在PD体内体外模型中上调HIF-1a的表达，观察线粒体功能及相关蛋白的表达。四、探究SIRT3在PD中的作用及其对线粒体代谢酶的影响。.本项目通过建立PD体内外模型，运用分子生物学、表观遗传学等实验技术，为上调HIF-1α的小分子化合物用于PD等神经变性性疾的治疗提供实验依据，并为PD的治疗提供新的靶点，具有重要的科学意义和临床意义