内质网应激及CHOP、Sig-1R分子在锰引起的神经毒性中的作用

锰是环境中主要的污染物，也是帕金森病的环境危险因素之一，锰的毒性是以线粒体为中心环节，但也涉及内质网应激。内质网应激是内质网稳态受到破坏后的一系列分子、生化改变，是机体对内、外源性损伤的反应。CHOP蛋白、Sigma-1受体（Sig-1R）是内质网应激涉及的重要分子。CHOP蛋白在启动内质网途径凋亡中起关键作用，Sig-1R在内质网与线粒体的Ca2+信号转导中起重要作用。毒物对内质网作用的研究已成为毒理学研究的重要热点，且内质网应激在帕金森病的发生中起着重要的作用。本课题从氯化锰作用机体后引起毒效应的整体、细胞和分子水平，研究内质网应激和内质网途径引起的凋亡在锰致多巴胺能神经元毒性中的作用，通过CHOP和Sig-1R的表达上调/下调及Sig-1R激动剂探讨CHOP在启动在锰诱导内质网途径凋亡中的作用，以及Sig-1R的保护作用，对于研究慢性锰中毒和神经退行性疾病的机制和防治具有重要意义。

内质网作为细胞内蛋白质与脂质合成的场所及Ca2+的储存库等行使着细胞内多种重要功能。Ca2+稳态失衡、未折叠及错误折叠蛋白在内质网腔内超量积累时会引起内质网应激（ER Stress, ERS），一般用未折叠蛋白反应（UPR）提示发生了ERS，CHOP蛋白、Sig-1R是内质网重要的分子伴侣，CHOP蛋白在启动内质网途径凋亡中起关键作用，Sig-1R在内质网与线粒体的Ca2+信号转到中起着重要的作用，对神经细胞具有保护作用。本课题从ERS及其相关的CHOP蛋白、Sig-1R分子方面研究锰的神经毒性，对于探讨慢性锰中毒的机制和防治都具有重要意义。本课题以多巴胺能神经元神经母细胞瘤SH-5Y5Y细胞作为研究对象，研究ERS及CHOP分子、Sig-1R在氯化锰神经毒性中的作用。通过对细胞内活性氧、线粒体跨膜电位、细胞凋亡及内质网应激蛋白和凋亡蛋白表达的测定表明锰可引起细胞氧化损伤，ERS、线粒体损伤及细胞凋亡，进一步对ERS的剂量、时间-效应分析表明MnCl2引起SH-SY5Y细胞ERS的早期可能利于维持细胞的正常功能并使之存活，但严重或持续的损伤，ERS信号由促生存转向促凋亡，引起细胞凋亡。CHOP分子表达下调后，对MnCl2引起细胞凋亡及CHOP下游凋亡相关蛋白表达的影响研究，进一步表明了CHOP在启动ERS途径凋亡中的关键作用。本研究还发现Sig-1R在MnCl2引起SH-SY5Y细胞ERS的早期、在未引起细胞凋亡的情况下表达显著增加，且通过下调Sig-1R表达后，研究其对MnCl2引起SH-SY5Y细胞ERS及凋亡的影响，表明Sig-1R在MnCl2引起的SH-SY5Y细胞ERS中被激活，并发挥神经保护作用。对Sig-1R激活剂及拮抗剂的研究发现，Sig-1R激活剂可以降低SH-SY5Y细胞氧化损伤、减少SH-SY5Y细胞内质网途径的凋亡，而Sig-1R拮抗剂与激动剂的效应相反，因此，本研究更进一步表明Sig-1R在MnCl2引起SH-SY5Y细胞ERS中发挥神经保护作用，为慢性锰中毒神经损害的防治提供科学依据。