帕金森病中NRSF/REST介导组蛋白去乙酰化酶抑制剂神经保护作用的机制研究

Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease in the central nervous system, charaterized by the progresive loss of midbrain dopaminergic neurons. At present, the therapeutic strategy is quite limited. More evidences prove that epigentic mechanisms play an important role in the development of PD. Neuron-restrictive silencer factor/Repressor element 1 silencing transcription factor (NRSF/REST),belonging to the zinc-finger family of transcription factors, is a master transcription silencing factor.NRSF/REST blocks the expression of many neuronal genes in non-neuronal and neural stem cells, thus controls neurogenesis and neuronal differentiation. Previously, we found NRSF/REST neuronal deficient mice (cKO) were more vulnerable to the neurotoxin MPTP. Histone deacetylase (HDAC) inhibitor TSA significantly protected wild type mice from MPTP injury through 1) reducing the loss of dopaminergic neurons; 2) improving the striatal dopamine concentraiton;3) ameliorating the behavior deficiency in rotarod test. However, the neuroprotection of TSA in MPTP-PD model was disappeared in cKO mice. In the present research, we will further decipher the mechanisms involved in NRSF/REST mediated neuroprotection of HDAC inhibitor TSA in PD, and provide theoretic and experimental rationales for the potential epigenetic therapy of PD.

帕金森病（Parkinson's disease,PD）是中枢神经系统第二大退行性病，以中脑黑质多巴胺能神经元进行性丢失为特征，目前仍没有很有效的治疗手段。随着PD病理研究的深入，人们发现表观遗传机制在PD的发生发展中具有重要的作用。神经元限制性沉默因子（NRSF/REST）是一种具有锌指结构的、转录沉默的主控因子，可以关闭神经元特异性基因在非神经细胞中的表达，控制神经元的形成与分化。我们建立了NRSF/REST神经元条件性剔除（cKO）小鼠，发现cKO小鼠对神经毒素MPTP更加敏感，组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA在野生型小鼠中具有明显的保护作用，体现在:1）减少了多巴胺能神经元的丢失；2）提高了纹状体多巴胺递质的含量；3）改善了小鼠的运动平衡能力，而TSA的作用在cKO小鼠中消失。本申请将深入研究NRSF/REST在TSA多巴胺能神经保护作用中的机制，为表观遗传治疗PD提供理论与实验依据。

帕金森病(Parkinson's disease，PD)是中枢神经系统第二大退行性病，目前仍没有很有效的治疗手段。随着PD病理研究的深入，人们发现表观遗传机制在PD的发生发展中具有重要的作用。神经元限制性沉默因子NRSF/REST是一种具有锌指结构的、转录沉默的主控因子，通过招募表观沉默分子(如HDAC1/2等)，关闭神经元特异性基因在非神经细胞中的表达，控制神经元的形成与分化。NRSF在多种神经系统的疾病中发挥调控作用。我们的研究表明NRSF与其靶基因的稳态、胶质细胞增生和炎症构成了NRSF对PD进程调节作用的主要机制。在本项目中，我们深入探讨了PD模型中表观修饰对NRSF靶基因表达的影响，研究分为离体和在体两大部分：1) 在离体PD模型上，发现：(1) MPP+可以增加NRSF与靶基因上NRSE位点的结合，降低NRSE位点上组蛋白H3乙酰化水平，从而抑制了多个靶基因的表达；(2) TSA通过增加NRSE位点上H3乙酰化水平可以逆转MPP+对NRSF靶基因的下调作用；SAHA同样可以改善MPP+对TH基因表达的抑制作用。2) 利用多巴胺能神经毒素MPTP建立了急性PD模型，在给药后1天和9天两个时间点对TSA在对照小鼠和NSE-Cre x NRSFflox/flox (cKO)小鼠中的早期和后期效应开展了深入研究：(1) 对比分析小鼠纹状体内多巴胺、5－羟色胺递质及其代谢物的含量；(2) 分析小鼠纹状体内TH蛋白水平与黑质内多巴胺能神经元数量和神经元总数；(3) 分析小鼠黑质部位神经元的退变；(4) MPTP可以增加NRSF与TH基因上NRSE位点的结合，降低NRSE位点上H3乙酰化水平，从而下调了TH基因的表达；TSA通过增加NRSE位点上H3乙酰化水平逆转MPTP对TH基因的抑制作用；(5) TSA可以上调BDNF的表达，减轻MPTP的后期损伤效应；(6) 利用滚轴实验 (Rotarod Test )，我们发现MPTP对cKO小鼠运动能力的损伤不能为TSA逆转，而对照小鼠中TSA可以完成拯救MPTP引发的运动能力缺陷。综上所述，NRSF是组蛋白去乙酰化酶抑制剂的多巴胺能神经保护作用不可或缺的介导者。这部分工作已发表 (Neuropharmacology. 2015 Jul 15;99:67-78.)。