线粒体铁蛋白在帕金森氏病中保护机制及其功能的研究

Mitochondrial ferritin (MtFt) is a new protein which locates in mitochondrial and is related to cellular iron metabolism. The function of MtFt is not clear by now.Disorder of cellular iron homeostasis and oxidative stress are involved in some nerve degeneration such as PD,In this item,we use MtFt-/- mouse and SH-SY5Y cells overexpressed MtFt as materials which will be treated with MPTP to make PD model,then using immunohistochemical method,RNA interference,enzymology,fluorescent probe,western blot ICP-MS radioactive isotope labeling, Real-time PCR, electron microscope, karyotin, flow cytometry and patch clamp to investigate the expression of MtFt in different area of brain and the function of MtFt during PD.The aim of this item is to deeply understand the function and role of MtFt in iron metabolism,oxidative stress,verve degeneration and cell apoptosis, elucidating the protedtive effect of MtFt on iron metabolism and nerve degeneration.This study not only has important significance in thery,but provide a new way and strategy in preventing nerve degeneration related to disorder of iron metabolism in the future.

线粒体铁蛋白（ MtFt）是一种新的定位于线粒体上和细胞铁代谢密切相关的蛋白，其确切功能还不清楚。而胞内铁稳态的紊乱及由此产生的氧化应激反应和神经退行性疾病如PD等的发生密切相关。本研究以MtFt基因敲除小鼠（MtFt-/-）和过表达MtFt的SH-SY5Y细胞为材料，MPTP处理细胞或小鼠制作PD模型，应用免疫组化，酶学，荧光探针标记，western blot,ICP-MS,放射性同位素标记，Real-time PCR,电镜，核染色，流式细胞术，膜片钳等技术，研究MtFt在小鼠不同脑区的表达情况及在PD发生中的功能，目的是在分子水平上深入了解和掌控MtFt在铁代谢、氧化应激，神经退行性疾病及细胞凋亡中的功能和作用，阐明MtFt在调节铁代谢过程中对神经退行性疾病保护作用的分子机制及信号通路。本工作将对今后和铁代谢相关的疾病如PD的预防和治疗提供新的策略，具有重要的理论意义和现实意义。

随着经济水平和社会保障的日益提高，人口老龄化已成为我国当前的重大社会问题。帕金森氏病(parkinson’s disease， PD)是和年龄相关的重要神经退行性疾病，保守估计目前我国PD已达数百万，由于其致病的病理机制还未完全明了，所以也没有完全有效的治疗手段。铁代谢紊乱是PD发生的重要原因之一，线粒体铁蛋白（mitochondrial ferritin，MtFt）是调控线粒体及细胞溶胶铁代谢的平衡的重要分子。本项目旨在以MtFt为研究靶点，深入研究了MtFt 在PD发生中的保护作用机制，为最终预防和治疗PD提供坚实的实验依据。.主要研究内容包括：（1）克隆MtFt基因，经细胞转染高表达于人神经母瘤细胞SH-SY5Y，获得MtFt-SY5Y细胞株。(2) 以MPTP为神经毒剂制作PD细胞和动物模型，研究MtFt对细胞或动物PD模型中氧化应激水平的影响。（3）在in vivo和in vitro两个水平上研究MtFt在PD状态下对细胞内铁代谢水平的调控。（4） MtFt在MPTP所致PD模型中细胞凋亡信号通路中的作用。（5）MtFt在维持线粒体形态及功能中的作用。.取得的重要结果如下：（1）成功克隆了小鼠线粒体MtFt基因并建立了过表达MtFt的细胞株SH-SY5Y, 同时还制作了MtFt基因敲除的小鼠模型。（2）MtFt显著降低了由MPTP诱导的细胞和动物PD模型中的氧化应激水平。主要氧化应激参数MDA, SOD, ROS等都显著下降。.（3） MtFt在调控细胞质和线粒体中铁平衡过程中发挥着重要作用。，MtFt显著造成了细胞质内铁水平的降低，Ferritin表达显著下调，Tfr1显著上调。.（4）MtFt通过降低PD模型细胞内自由铁水平，激活了促凋亡蛋白或基因的表达，最终阻抑了细胞的凋亡。.（5）MtFt保护了由MPTP诱导的线粒体膜损伤的完整性，保持了线粒体膜电位正常功能的发挥.（6）进一步深入研究发现, MtFt还是抑制神经母瘤发生的重要靶点。.本项目的完成具有重要的科学意义，主要体现在：.（1）.为进一步在线粒体水平上研究铁代谢与PD的发生、预防及治疗和药物开发提供了坚实的实验依据。.（2）.为与PD相关的其他神经退行性疾病如AD的发生等提供了重要的参考数据.（3）.为人类神经母瘤等肿瘤的预防和治疗提供了一个重要的靶点。