a-synuclein DNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用及肉苁蓉总苷干预实验研究

Parkinson's disease (PD) is one of the complex neurodegenerative diseases with increased incidence year by year which lacks fundamental cure. We suppose that the interaction of genetic and environmental factors involved in the pathogenesis of PD and there may be a breakthrough to research mechanism of PD from the view of DNA methylation as one of important forms of epigenetics regulation and develop related drugs. Our previous study found that there were significant increases in gene and protein expressions of α-synuclein in PD model induced by nerve agents in vivo and in vitro.Glycosides of Cistanche (GCs), an extract of Chinese herbal medicine has neuroprotective effects and inhibits expressions of α-synuclein. Firstly applying the theories and methods of epigenetics and molecular biology we investigate the variation and relevance among the gene and protein expressions, DNA methylation of α-synuclein and phenotypes in vivo and in vitro model of PD. Furthermore we study how DNA methylation of α-synuclein affects the pathogenesis of PD through detection on expression of the DNA methyltransferase(DNMTs) and its enzyme activity. At last, for the purpose of developing natural medicine for treatment of PD, we will verify the neuroprotective effect of GCs in the models of PD and observe its effects and explore possible mechanisms on regulation of DNA methylation of α-synuclein.

帕金森病(PD)是一种复杂神经退行性疾病，发病率逐年升高，且无根本治愈方法。我们认为基因和环境相互作用是导致PD发病重要环节，从表观遗传调控主要方式DNA甲基化角度探讨PD发病机制并开发相关药物可能会取得重要突破。我们前期研究发现PD关键致病基因α-synuclein在神经毒剂诱导PD体内外模型中表达增加，中药提取物GCs对其有神经保护作用，能抑制该基因表达上调。我们运用分子生物学和表观遗传学方法，分别从体内外两个水平检测PD模型α-synuclein蛋白和基因表达水平、DNA甲基化程度和表型三者变化规律和相关性，通过对主要的DNA甲基化转移酶(DNMTs)蛋白、基因表达和酶活性检测探讨α-synuclein DNA甲基化修饰影响PD发病的机制。为进一步开发治疗PD的天然药物，我们还研究了GCs对PD模型神经保护作用与对其α-synuclein DNA甲基化调节之间的关系及相关机制。

帕金森病(PD)主要病理特点是多巴胺能神经元内a-synuclein(基因名SNCA)异常表达和聚集，进而导致神经元丢失，多巴胺神经递质代谢失衡。但其中SNCA具体的表达调控机制尚不清楚。PD既有家族性又有散发病例的发病特点提示我们基因和环境相互作用可能是导致疾病的重要环节。表观遗传学为从基因和环境相互作用角度研究疾病提供了有效手段。作为最早发现的表观遗传修饰方式之一的DNA甲基化会造成DNA的异染色质化，从而抑制基因的转录和表达。本课题探讨PD关键致病基因SNCA甲基化改变与PD发病的关系，并研究中药提取物GCs对体内、体外 PD模型的干预作用和机制。首先，我们建立了稳定的植入式胶囊渗透压泵慢性MPTP-PD小鼠模型，进行量效和时效的观察，最终确定最佳型号、剂量和作用时间，在行为、病理、生化等方面基本复制了PD的主要疾病特点，并借助免疫荧光双标的方法在模型小鼠黑质致密部区域多巴胺能神经元内成功检测到a-synuclein阳性表达，弥补了其他常用PD动物模型的不足；其次，在慢性MPTP-PD小鼠模型和MPP+诱导的多巴胺能PD细胞模型上我们检测到a-synuclein mRNA和蛋白表达均升高(P<0.01),同时SNCA DNA甲基化水平下调（P<0.01），DNA甲基化酶DNMT1 mRNA和蛋白表达均有不同程度下降。在小样本的PD病人口腔脱落细胞DNA样本中也检测到SNCA的低甲基化（P<0.001）。以上结果均提示SNCA DNA甲基化可能参与a-synuclein表达调控，进而影响PD的发病。从中我们获得启示，PD病人SNCA DNA甲基化水平改变可能为寻找潜在的早期疾病诊断相关的生物学标记提供手段。最后，高剂量GCs对神经毒剂诱导的PD体、内外模型中多巴胺能神经细胞均具有明显的保护和凋亡调节作用，高剂量GCs在体内、外模型中均可使升高的a-synclein mRNA和蛋白表达下调（P<0.001），并抑制MPTP诱导的慢性PD小鼠纹状体内DA含量的减少（P<0.001）；高剂量GCs在PD细胞模型中能抑制神经毒剂诱导的SNCA低甲基化（P<0.05）。西药锂剂在PD动物模型中能够保护多巴胺能神经元损伤，对抑制a-synuclein蛋白表达及上调SNCA DNA甲基化作用方面与GCs相似，且能抑制DNMT1的下调，对miR-148a存在一定调节作用。以上结