硫氧还蛋白调节多巴胺能神经元内质网凋亡途径的研究

多巴胺能神经元的减少和Lewy小体的形成是帕金森病的主要病理表现，这些表现与内质网应激密切相关。硫氧还蛋白（Trx）是细胞内重要的氧化还原调节蛋白，具有保护神经元作用。在前一个国家自然基金的支持下，课题组研究发现：磷脂酰肌醇3激酶/糖原合成酶激酶-3β参与帕金森病的内质网应激；Trx低表达增加1-甲基-4-苯基吡啶(MPP+)所致caspase-12的活化，但对内质网应激蛋白Bip和CHOP无调节作用。本项目在此基础上拟开展以下研究：使用Trx高表达细胞株和转基因小鼠，Trx siRNA转染的细胞株及小鼠，研究Trx对MPP+和1-甲基4-苯基-1,2,3,6四氢基吡啶（MPTP）所致TRPC1、calpain、IRE和JNK等表达的影响，阐明Trx抑制MPP+和MPTP所致caspase-12活化的分子机制。该研究对理解帕金森病机理有重要的意义，为帕金森病的防治提供基础理论依据。

帕金森病（Parkinson’s disease，PD)是常见神经退行性疾病，其病理特征是中脑黑质区（substantia nigra pars compacta，SNpc）多巴胺能神经元进行性变性坏死，导致多巴胺水平降低，其发病机理与氧化应激（oxidative stress）和内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ER stress）有关。内质网应激可导致Ca2+紊乱以及肿瘤坏死因子受体相关因子2（tumor necrosis factor receptor associated factor 2，TRAF 2）、凋亡信号调节激酶1（apoptosis signal regulating kinase 1，ASK 1）和c-jun N-末端激酶（c-jun N-terminal kinase, JNK）活化，最终导致细胞凋亡。硫氧还蛋白-1（thioredoxin-1,Trx-1）是细胞内重要的氧化还原调节蛋白，具有保护神经元作用，与内质网应激有关。本项目通过细胞和小鼠实验，使用Trx-1高表达细胞株和转基因小鼠，以及Trx-1 siRNA转染的细胞株及小鼠SNpc区核团注射，研究了Trx-1对PD中内质网应激的调节机制。发现Trx-1高表达抑制了1-甲基-4-苯基吡啶离子（1-methyl-4-phenylpyridinium ion，MPP+）和1-甲基4-苯基-1,2,3,6四氢基吡啶（1-Methy-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine，MPTP）所致CHOP、IRE1α、TRAF2、calpain1、procaspase-12和JNK等表达。还发现MPP+抑制瞬时感受器电位1型(Transient receptor potential canonical 1, TRPC1）表达，TRPC1 siRNA可导致Trx-1降低，进一步增加calpain1表达。Trx-1 siRNA进一步降低Ca2+内流，增加calpain1的表达。calpain1抑制剂MDL28170抑制MPP+内质网应激。此外，还研究发现尼古丁通过诱导Trx-1抑制MPP+所致的内质网应激途径。以及发现Trx-1可通过增加自噬流降低MPTP和MPP+毒性。该项目进一步明确了帕金森病的分子机制，为帕金森病防治提供了理论依据。