α-突触核蛋白异常表达导致帕金森病的生物节律异常的机制研究

Circadian arrhythmia is one of the common non-motor symptoms of Parkinson's disease(PD), but the underlying mechanism is still unclear. Recently we found that the SNCA overexpressed transgenic mice displayed circadian arrhythmia, with the down-regulated Bmal1 expression. Based on the data of our preliminary experiments, we speculate that SNCA may downregulate the Bmal1 expression and lead to the circadian dysfunction via the NF-κB/miR-155 pathway. To prove this hypothesis, the SNCA+/+ PD animal and cell models are applied. Then, the free-running test, the energy-metabolism monitoring system, QPCR, etc. are used to evaluate the behavior and molecular alterations. In sum, our project is to investigate the potential role and mechanism of SNCA on the regulation of NF-κB/miR-155/Bmal1 pathway during the generation of circadian dysfunction of PD. The research will not only help to clarify the mechanism of circadian dysfunction of PD, but also provide a novel avenue for the treatment of PD.

生物节律异常是帕金森病（PD）常见的非运动症状之一，但其发生的机制尚未明确。我们前期研究显示α-突触核蛋白（SNCA）过表达的转基因小鼠存在生物节律异常及生物钟分子Bmal1的表达下降。结合预实验数据，我们推测SNCA可能通过NF-κB P65/miR-155来调节Bmal1的表达并参与生物节律异常的发生。因此，本项目将分别运用SNCA+/+的PD模型鼠和PC12细胞模型，采用生物节律分析系统、能量代谢监测系统等分析生物节律的变化，同时采用QPCR、免疫印迹等多种分子手段，以期解析SNCA+/+的PD模型鼠中生物节律异常的分子机制是否与Bmal1相关,并阐明SNCA+/+的PD模型鼠中Bmal1异常表达的分子机制是否与NF-κB P65/miR-155相关。从而，部分解释PD的生物节律异常的发生的原因，并为调节生物节律异常作为PD的治疗手段提供一定的依据。

生物节律异常是帕金森病(PD)常见的非运动症状之一，但其发生的机制尚未明确。研究显示，无论在PD病人和动物模型上都存在生物节律相关基因Bmal1（Brain and muscle arnt-Like protein-1）表达的改变。α-突触核蛋白（α-Synuclein, SNCA）是路易小体的主要成份之一。在突触核蛋白病中，SNCA异常表达和聚集是它们共同的病理表现，而这三个疾病有一个共同的临床表现——生物节律异常。因此，本项目以期从SNCA的异常聚集的角度来解释帕金森病的生物节律异常的机制。.. 本项目将分别运用SNCA+/+的小鼠和PC12细胞模型，采用生物节律分析系统、能量代谢监测系统等分析生物节律的变化，同时采用QPCR、免疫印迹等多种分子手段，检测了模型中的BMAL1蛋白/mRNA、甲基化转移酶、miR-155等分子的变化。通过我们的研究，我们发现：1）SNCA过表达在3月龄的小鼠模型中可诱导异常的昼夜节律行为；2）体内外SNCA的过度表达可诱导BMAL1的表达下调；3）SNCA过度表达下调BMAL1的mRNA水平，但不影响其蛋白的降解；4）SNCA过度表达不会改变BMAL1基因的启动子甲基化水平；5）SNCA过表达加速了miR-155对BMAL1mRNA的降解。.. 另外， SNCA聚集是PD的病理特征，自噬是SNCA降解的重要途径。自噬功能障碍已被认为是帕金森病的发病机制之一。我们通过在两个时间点（间隔12小时）采集血液样本，发现PD患者的BECN1和LAMP2 mRNA水平降低，表明PD患者的自噬水平可能受到抑制。同时，我们还发现自噬的节律与健康人的节律不一致，这可能是PD生物节律异常的一种表现。.. 总之，帕金森病和生物节律存在着较广泛的联系，突触核蛋白病的病理特征是α-突触核蛋白的积累。但到目前为止，关于α-突触核蛋白积累扰乱昼夜节律的机制知之甚少。本课题应用SNCA在PD小鼠和PC12细胞中的过度表达模型发现， SNCA上调miR-155，导致BMAL1 mRNA不稳定，进而影响时钟反馈回路的稳定性和PD的异常生物节律。该发现为部分解释PD的生物节律异常的发生的原因，并为调节生物节律异常作为PD的治疗手段提供一定的依据。另外，PD的自噬水平的节律模式异常，可能提示生物节律异常会影响PD的病理。