衰老小鼠线粒体促凋亡蛋白Omi/HtrA2表达增加在加重帕金森病中的作用及机制研究

The increased rate of neuronal apoptosis with aging exacerbates Parkinson Disease (PD).The autopsy of PD patients and PD animal experiments showed that either expression or activity of Omi was increased. Moreover, our original research found that the increased expression of Omi was associated with neuronal apoptosis, which suggested the pro-apoptotic function of Omi enhanced the PD injury in aging mice. Therefore, we will observe the expression and activity of Omi in the aging PD mice, and the specific overexpression Omi in substanitia nigra was used to observe whether Omi was involved on PD-induced neuronal apoptosis and injury. Meanwhile the mechanisms responsible for this age-related Omi in PD remain unclear. Then we will identify the mechanisms and contributions of the Omi-HAX-1 of Omi-XIAP pathway in exacerbated PD injury in aging mice. Based on the findings from our studies, we hope to identify the possible role and significance of increased Omi in the aging brain.

随年龄增长出现的神经细胞凋亡加重了帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）的发生发展，但机制不清。研究发现PD患者及动物模型中线粒体促凋亡蛋白Omi表达增加或活性增强; 我们原创性研究提示,衰老神经细胞Omi表达增加与细胞凋亡密切相关。但异常表达的Omi在衰老PD中的作用如何、表达增加的Omi是否可通过促神经细胞凋亡加重PD仍需进一步证实。本研究拟以细胞凋亡为切入点，在分别检测成年及衰老PD小鼠Omi表达、活性及定位改变的基础上，通过立体定位注射Omi腺病毒构建黑质特异性过表达Omi小鼠并建立PD模型，观察其细胞衰老、凋亡及行为学改变，证明Omi/HtrA2可通过促进神经细胞凋亡加重衰老小鼠帕金森病；其次从Omi降解线粒体抗凋亡蛋白HAX-1和结合胞浆抗凋亡蛋白XIAP，分析衰老PD小鼠Omi促神经细胞凋亡的两种机制，为Omi用作潜在治疗神经退行性疾病靶点提供实验依据。

随年龄增长出现的神经细胞凋亡加重了帕金森病（Parkinson’s Disease,PD）的发生发展，但机制不清。研究发现PD患者及动物模型中线粒体促凋亡蛋白Omi表达增加或活性增强;我们的研究发现衰老神经细胞Omi表达增加与细胞凋亡密切相关。但异常表达的Omi在衰老PD中的作用如何、表达增加的Omi是否可通过促神经细胞凋亡加重PD仍需进一步证实。本研究首先发现较成年小鼠，衰老小鼠皮层及黑质Omi表达增加，表现为线粒体内Omi及其释放同时增加；在此基础上分别建立成年及衰老小鼠PD模型，不仅发现衰老小鼠PD模型细胞凋亡进一步增加；还发现相较成年小鼠，衰老小鼠PD模型Omi的释放进一步增加；同时其下游通路XIAP（反映Omi释放后的促凋亡活性）及HAX-1（反映线粒体Omi的促凋亡活性）蛋白表达也下降；给予Omi特异性抑制剂Ucf-101可以逆转PD小鼠模型XIAP的表达及细胞凋亡；此外利用立体定位注射Omi慢病毒构建黑质特异性过表达Omi小鼠，发现其在转棒上停留时间下降，细胞凋亡水平增加；进一步对过表达Omi小鼠给予6-OHDA，其行为学进一步下降，同时其黑质细胞凋亡水平也进一步增加，给与Ucf-101也能逆转该结果；以上结果提示表达增加的Omi/HtrA2增加了衰老黑质细胞凋亡也加重小鼠对6-OHDA的损伤。最后利用过表达线粒体Omi的稳转细胞系，进一步证实表达增加的线粒体Omi一方面可能通过释放入胞浆降解XIAP促进细胞凋亡，另一方面通过直接减少线粒体内HAX-1表达，促进细胞色素c的释放增加细胞凋亡。本研究从衰老的角度探索神经退行性疾病的分子机制，加深了Omi/HtrA2的生理及病理生理学功能理解，为Omi用作潜在治疗神经退行性疾病靶点提供实验依据。