PARK9与神经酰胺运转紊乱在帕金森氏病发生发展中的作用

PARK9 is a lysosomal membrane ATPase transporter that is mutated in PD. The mechanisms by which PARK9 mutation caused PD remain unclear. Our recent studies showed that PARK9 deficiency induces motor deficit which is enhanced by α-synuclein mutation in association with increased circulating ceramide. This project investigates the relationships among PARK9, α-synuclein and ceramide by determining changes of α-synuclein and ceramide as a function of PARK9 deficiency in mice and PD patients. α-synuclein will be determined in brain sections and ceramide will be determined by mass spectrometry. PARK9 knockout mice are already available in our laboratory and we have recruited blood samples from PD patients. The investigation will elucidate potential use of α-synuclein and ceramide as molecular markers and targets in the strategy of PD diagnosis and therapy.

帕金森氏病（PD）发生、发展与遗传损伤及环境互作密切相关，α-突触核蛋白沉积形成路易小体是重要病理基础，但影响α-突触核蛋白的环境因素还不清楚。我们近来的前期研究发现，溶酶体膜蛋白PARK9（ATP13A2）引起小鼠α-突触核蛋白敏感性运动障碍、PD样步态，但还伴有神经酰胺紊乱。本研究将通过检测脑组织及外周血液中α-突触核蛋白与神经酰胺水平，阐明PARK9缺乏引起α-突触核蛋白和神经酰胺的稳态异常。并通过同时具有PARK9基因敲除、α-突触核蛋白野生型和突变体过表达，阐明神经酰胺紊乱参与PARK9缺乏与α-突触核蛋白稳态异常的相互作用，进而建立PARK9及神经酰胺对α-突触核蛋白形成路易小体的作用，为PD相关预警和靶向干预的机制奠定基础。

帕金森氏病（Parkinson’s disease, PD）是一种中枢神经系统退行性变的衰老相关疾病，其发病率在65岁以上老人中高达1%以上，是成为老年人丧失日常生活能力的一个主要病种，产生严重的社会和经济负担。PARK9（P型ATP酶）基因是位于1号染色体1p36位点、隐性遗传青壮年发病的PD致病基因，在青年PD患者中，已发现多种PARK9基因突变。我们对ATP13A2基因敲除小鼠的行为学研究表明，溶酶体膜蛋白PARK9（ATP13A2）引起小鼠α-突触核蛋白敏感性运动障碍、PD样步态，伴有神经酰胺紊乱。细胞实验表明，ATP13A2基因低表达引起神经递质代谢相关基因的表达改变，同样在动物实验中，KO小鼠神经递质代谢相关基因在mRNA水平表达改变，且不同部位脑组织检测神经递质蛋白水平与WT小鼠有表达差异。临床数据方面，帕金森病患者红细胞指标变化与疾病的严重程度和尿酸水平关联性研究，红细胞数量、平均血红蛋白浓度、红细胞体积和红细胞宽度，随病程的延长，病情严重程度的加重，降低明显，有统计学差异，其中男性PD患者更为明显。此外，我们报告了一个具有MAPT S285R(NM_005910, C. a853, C:p.S285R)突变的异质性tau蛋白病家族。通过基因筛选来确认该突变。解剖及免疫化学染色检测病理特征。使用细胞模型，我们描述了这种MAPT突变的功能后果。病理最有可能的结果是tau蛋白过度磷酸化而失去结合微管能力。利用I-TASSER进行蛋白质结构和功能建模，发现S285R突变会影响tau蛋白的二级、三级结构和结合位点。最后，应用高度敏感的ZnFe2O4纳米材料，电化学方法检测微量多巴胺浓度，准确和灵敏的多巴胺检测是研究和治疗PD的重要手段。ZnFe2O4纳米材料显示了利用电化学方法检测多巴胺的高度灵敏性。我们应用优化的OM-ZnFe2O4-40可检测的多巴胺最低浓度为0.094 nA nM-1，显示了极高的灵敏度。应用体外培养的PC12细胞，使用OM-ZnFe2O4修饰的电极，成功监控了K+-刺激诱导的PC12细胞释放DA浓度的增加。这项工作为设计用于检测DA的电极提供了简单而强大的方法。