LRRK2诱导的小胶质细胞自噬功能异常在锰神经毒性中的作用

Over-exposure to manganese leads to manganism and neurotoxicity induced by manganese is the hot spot of recent research. Manganese neurotoxicity mainly does harm to dopamine neurons in substantia nigra, leading to Parkinson-like symptoms. Microglia played a vital role in manganese-induced neurotoxicity, and our previous studies firstly showed that manganese could stimulate activation of microglia, and inhibition of microglial activation effectively attenuated manganese-induced death of dopamine neurons. Leucine rich repeat kinase 2 (LRRK2) is as key player in the pathogenesis of many neurodegenerative disorders. Recent studies have indicated that LRRK2, highly expressed in microglia, has a specific role in microglia and inhibition of LRRK2 led to the dysfunction of microglia. However, the detailed mechanism is still unclear. In our project, we try to investigate the effect of autophagy and expression of LRRK2 in microglia after manganese exposure via in vivo and in vitro study. Next, by modifying the expression and its up/down stream of LRRK2, our study aims at investigating the status and autophagic function of microglia, confirming the role of LRRK2 in microglial function. Our investigation do not solely reveal the role of LRRK2 in manganese-induced neurotoxicity, but also shed light on the prevention and protection of manganism and Parkinson's diseases.

锰元素在人体过量聚集会导致锰中毒，其神经毒性的研究也是近年来研究的热点。锰神经毒性能诱导黑质多巴胺能神经元的损伤，引起类帕金森氏症的临床症状。我们课题组率先研究发现，小胶质细胞活化在锰神经毒性中发挥重要作用，抑制小胶质细胞的活化能部分缓解锰的神经毒性作用，并且锰能影响小胶质细胞的自噬功能。LRRK2是一种亮氨酸激酶，在多种神经退行性疾病中发挥重要作用，新近研究发现，LRRK2表达于小胶质细胞中，且抑制LRRK2能抑制小胶质细胞的活化，但机制尚不清楚。本项目拟通过建立锰暴露模型，观察锰暴露对小胶质细胞自噬功能和LRRK2表达的影响；通过干预LRRK2及上下游水平的表达变化，观察小胶质细胞的状态和自噬功能的改变，探讨LRRK2诱导小胶质自噬功能改变对小胶质细胞功能的影响。研究结果将揭示LRRK2在锰诱导小胶质细胞活化中的作用及机制，为进一步防治锰神经毒性和帕金森氏症提供新的线索和理论依据。

背景：过量锰暴露导致的神经毒性是近年来环境科学研究的热点，锰暴露可诱导黑质多巴胺能神经元损伤，引起类帕金森氏症的临床症状。本课题组证实小胶质细胞活化在锰神经毒性中发挥重要作用，抑制小胶质细胞活化能部分缓解锰的神经毒性，且能影响小胶质细胞自噬功能。LRRK2表达于小胶质细胞中，作为亮氨酸激酶在神经退行性疾病中发挥重要作用，是否参与锰神经毒性机制尚不清楚。.主要研究内容：通过建立锰暴露的体内外模型，观察锰暴露对小胶质细胞自噬功能和LRRK2表达的影响；通过干预LRRK2及上下游水平的表达变化，观察小胶质细胞的状态和自噬功能的改变，探讨LRRK2诱导小胶质自噬功能改变对小胶质细胞功能的影响。.重要结果和关键数据：（1）锰暴露诱导黑质及纹状体小胶质细胞中LRRK2 mRNA和蛋白水平表达增加；锰暴露引起BV2中LRRK2阳性细胞比例和LRRK2表达增加；（2）抑制LRRK2表达部分缓解锰暴露对小鼠运动能力的影响，减少锰暴露对TH蛋白影响；降低LRRK2表达部分抑制锰暴露模型中黑质和纹状体区小胶质细胞活化；抑制LRRK2表达部分缓解炎性因子表达的升高；（3）锰暴露导致体内外模型中小胶质细胞自噬泡数量增加，自噬相关蛋白表达升高；抑制LRRK2表达部分缓解锰暴露导致的小胶质细胞自噬紊乱；（4）锰暴露减少黑质及纹状体中mTOR磷酸化和AMPK的磷酸化水平；抑制LRRK2能显著抑制锰对mTOR磷酸化和AMPK磷酸化的影响。.科学意义：本课题发现LRRK2是锰诱导小胶质细胞炎症反应的重要原因，降低LRRK2表达可能对锰诱导小胶质活化起到抑制作用，从而减轻锰神经毒性作用；LRRK2是通过调控小胶质细胞自噬功能，导致小胶质细胞的功能障碍；AMPK和mTOR通路可能是锰调控自噬的关键信号通路。研究结果揭示了LRRK2在锰诱导小胶质细胞活化中的作用及机制，为寻找干预靶点、防治锰神经毒性和帕金森氏症提供新线索和理论依据。