神经兴奋性毒性中Cathepsin L降解IκB-α的机制及意义

核因子-κB(NF-κB)通路在神经兴奋性毒性的发生和发展中起举足轻重的作用，申请人首次证实了抑制NF-κB/p53通路可以阻断喹啉酸(QA)引起的神经元自噬与凋亡。NF-κB的抑制蛋白(IκB)的降解是NF-κB激活通路中的关键环节。一直以来，IκB-α的降解被认为主要由泛素-蛋白酶体途径介导。而在兴奋性毒性研究领域，IκB-α降解通路的分子机制尚不完全清楚。申请人最近的工作发现，在QA损伤神经元之前阻断溶酶体组织蛋白酶Cathepsin L的活性，可抑制QA引起的IκB-α降解，从而阻断NF-κB通路，最终保护神经元。因此，本项目将利用分子生物学、细胞生物学和生物化学等方法，进一步证实IκB-α是Cathepsin L的底物；研究Cathepsin L降解IκB-α的分子机制；阐明激活NF-κB的新的分子通路；为研制开发靶向于溶酶体酶分子机制的神经退行性疾病治疗药物提供理论及实验依据。

本课题主要研究神经兴奋性毒性中Cathepsin L降解IκB-α的机制及意义。本课题建立了谷氨酸受体介导的大鼠神经兴奋性毒性的体内模型和体外模型。尼氏染色法观察 Cathepsin L 抑制剂 Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO对模型大鼠纹状体神经元的保护作用；Western Blot法和cathepsin L活性分析法检测喹啉酸 (Quinolinic acid，QA) 引起的Cathepsin L、IκBα (inhibitor of NF-κB, alpha isoform)、p-IκBα (phospho-IκB alpha) 蛋白表达的变化；免疫组织化学法检测 Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO 对模型组核因子-κB (nuclear factor-κB,NF-κB) 激活的影响；Western Blot 检测 Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO 对模型组 IκBα磷酸化和降解，IKKα, p-IKKα, TP53, caspase-3, beclin1, p62和LC3II/LC3I的影响。本课题的结果显示，Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO 可抑制QA引起的神经元损伤。Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO 可抑制QA引起的IκBα降解、NF-κB核转位、TP53上调和caspase-3激活。Z-FF-FMK 和1-Naphthalenesulfonyl-IW- CHO 可抑制QA引起的beclin 1和LC3II/LC3I的上调、p62的下调。这些结果说明，Cathepsin L参与了谷氨酸受体介导的NF-κB激活。谷氨酸受体介导的神经兴奋性毒性中，Cathepsin L 抑制剂通过抑制谷氨酸受体介导的 IκBα 降解和NF-κB 激活，从而对谷氨酸受体激活引起的纹状体神经元损伤起保护作用。