中药成分姜黄素通过调节TLRs信号通路对帕金森病多巴胺能神经元的保护机制研究

Recent studies have shown that the Toll-like receptors (TLR) and its downstream inflammatory cytokines and neuroprotective factor of glial cells, is essential for the micro-environment of dopaminergic neurons . Our previous study confirmed that curcumin inhibited dopaminergic neuronal death and glial cell activation in Parkinson's disease (PD) mice by regulating the JNK / c-jun / caspase signaling pathway. This project is further to propose that curcumin may regulate TLRs of microglia and astrocyte to inhibit releasion of inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-1, 6,8 ect, to improve the survival of micro-environment of dopaminergic neurons. Using MPTP-induced PD model mice and dopaminergic neurons and glial cells co-culture model, we will analysis the impression of curcumin to the TLRs and their downstream pathways on dopaminergic neurons and glial cells , discuss the protective effect of curcumin by regulating the expression of TLRs and which molecular mechanism,and provide a theoretical basis for curcumin targeting TLRs prevention and control PD and other neurodegenerative diseases.

近期研究表明神经胶质细胞内的Toll样受体(TLR)及其下游通路的炎症因子和神经元保护因子对维持多巴胺能神经元生存微环境至关重要。我们的前期研究证实中药成分姜黄素通过调节JNK/c-jun/caspase信号通路抑制帕金森病(PD)模型小鼠黑质多巴胺能神经元死亡和神经胶质细胞激活。本项目进一步提出姜黄素可能通过调节黑质小胶质细胞和星形胶质细胞TLR家族成员的表达和功能，抑制炎症因子TNF-α、IL-1、6、8等释放，改善多巴胺能神经元的生存微环境。拟应用MPTP诱导的小鼠PD模型和多巴胺能神经元与神经胶质细胞共培养模型，分析姜黄素对多巴胺能神经元和神经胶质细胞中TLRs及其下游通路蛋白和因子表达和分泌的影响；探讨姜黄素通过调节TLRs的表达保护多巴胺能神经元的分子生物学机制，为姜黄素以TLR为靶点防治PD等神经退行性疾病提供理论基础。

越来越多的研究证实，姜黄素作为传统中药可用于帕金森病的治疗，但具体机制并不完全清楚。本项目通过使用姜黄素干预MPTP腹腔注射制备的PD模型小鼠模型，使用行为学、形态学和分子生物学等实验技术证实了姜黄素可以减少模型小鼠脑黑质和纹状体区域星形胶质细胞的数量，引起脑组织和血清中炎症因子TNFα、IL-6减少和抗炎因子IL-10增多，从而抑制MPTP毒性引起的黑质多巴胺能神经元数量减少和纹状体多巴胺能神经纤维的密度降低，最终起到保护多巴胺能神经元生存环境的作用。为了进一步证明姜黄素对多巴胺能神经元的保护作用以及探讨其可能机制，我们使用姜黄素干预Mpp+处理的SH-SY5Y和PC12两种多巴胺能细胞系证实了姜黄素的保护作用；同时我们使用原代培养的大鼠大脑皮质星形胶质细胞给予Mpp+处理，结果表明Mpp+可以促进星形胶质细胞的激活从而引起氧化应激和炎症反应增强，而姜黄素可以对Mpp+引起的有害因素起到拮抗作用。其机制之一是通过抑制TLRs中的TLR4，我们在Mpp+处理后的星形胶质细胞中检测到TLR4高表达，同时TLR4下游的两条主要通路的关键因子NF-κB和 IRF3活性均增强，姜黄素提前处理可以抑制TLR4高表达从而抑制NF-κB和 IRF3的激活和降低MyD88、TIRF/TRAM的表达最终减少炎症因子TNFα、IL-6和ROS的释放，同时还促进了抗炎因子 IL-10 和GSH释放的增多；最后我们还姜黄素和Mpp+处理BV-2小胶质细胞，结果显示Mpp+同样能够促进小胶质细胞中炎症因子的释放，但并不是通过TLRs的调节。. 综上所述，姜黄素主要通过调节星形胶质细胞和多巴胺能神经元中的TLR4和其介导MyD88 and TIRF/TRAM信号通路起到抗炎等作用。本项目对姜黄素可以用于临床上作为调节帕金森氏病的炎症病理通路的潜在药物提供了理论基础。