中药肝豆汤改良方调控PKR/eIF2α通路改善Wilson病模型TX小鼠突触功能障碍的机制研究

Synaptic dysfunction is one of the important pathogenetic mechanisms of nervous system diseases. Evidence shows Chronic Cu exposure might activate PKR/eIF2α signaling pathway, reduce synaptic protein expression, induce synaptic dysfunction, and cause memory impairment. Wilson’s disease (WD) is an autosomal recessive inherited disorder of copper (Cu) metabolism. The main cause of cognitive impairment for WD patients is Cu accumulation. We reported that the TCM Modified Gan Dou decoction (MGDD) improved the neuron damage, and alleviated the cognitive function. Meanwhile, MGDD protect the neuron from Cu-induced cell death in the brain of rodent models of WD. Therefore, we assume that the presence of MGDD may inhibit Cu-induced synaptic dysfunction and subsequent neurotoxicity through decrease the activation of PKR/eIF2α signaling pathway. TX mice which are rodent model of WD will be used to study the regulatory mechanism of Modified Gan Dou decoction on synaptic dysfunction induced by high Cu through PKR/eIF2α signaling pathway. Therefore, this project will provide theoretical basis of Modified Gan Dou decoction for treatment of WD patient with cognitive impairment. Besides, this project may provide new therapeutic targets and the research ideas for the prevention and treatment of neurodegeneration disease and disease with cognitive impairment with Chinese medicine.

突触功能障碍是神经系统疾病的重要致病机制之一，研究证实高铜可激活PKR/eIF2α通路降低突触蛋白表达，诱导突触功能障碍，损伤认知功能。Wilson病(Wilson’s disease, WD)是一种可治性遗传性铜代谢障碍疾病，铜离子在脑内认知相关区域沉积是脑型WD患者出现认知功能障碍的主要原因。我们发现中药肝豆汤改良方可改善神经元损伤，减轻WD模型TX小鼠认知功能障碍，推测肝豆汤改良方可能调控PKR/eIF2α通路阻断高铜诱导的突触功能损伤，从而发挥神经保护作用。为此，本研究拟以TX小鼠为WD动物模型，基于PKR/eIF2α通路探究肝豆汤改良方改善高铜诱导突触功能障碍的作用靶点，旨在从干预突触功能障碍的角度为肝豆汤改良方治疗脑型WD患者认知功能障碍提供理论依据，为中医药治疗神经系统疾病提供新的研究及治疗思路。

铜是人体必需的一种金属微量元素，对中枢神经系统功能的维持具有必不可少的作用。而环境或遗传因素所致的体内铜缺乏或沉积均会导致中枢神经系统损伤。近年来，人们逐步认识到部分神经退行性疾病与中枢神经系统铜稳态的失调控相关，如Wilson病（Wilson’s disease, WD）等。WD是铜代谢障碍疾病的典型代表性疾病，部分WD患者特别是脑型患者伴有较明显认知功能障碍，表现为记忆力减退、思维缓慢、反应迟钝、学习能力和处理问题能力下降，严重影响患者的工作、学习等生活质量，其可能机制为铜离子在脑内认知相关区域沉积。研究发现突触功能障碍是多数神经退行性疾病及认知功能障碍性疾病的致病机制之一。相关动物实验发现高铜可诱导突触功能障碍，进而损伤认知功能，而PKR/eIF2α通路是调控突触功能的重要通路。目前临床上现有的治疗方法对伴有神经系统症状的WD患者疗效不佳，本课题组前期研究发现肝豆汤改良方具有一定的神经保护作用，所以我们假设肝豆汤改良方可通过调控PKR/eIF2α通路减轻高铜诱导的突触功能损伤，从而发挥神经保护作用。本课题从以下两个方面进行研究，一是研究肝豆汤改良方对高铜诱导突触功能障碍的调控作用，二是研究PKR/eIF2α通路在肝豆汤改良方调控高铜诱导突触功能障碍过程中的作用。本课题以TX小鼠为模型，通过体内实验阐明肝豆汤改良方调控PKR/eIF2α通路保护高铜诱导突触功能障碍的作用靶点和作用环节。研究结果表明铜沉积可通过介导氧化应激诱导突触功能障碍，进而损伤认知功能，而PKR/eIF2α通路是肝豆汤改良方调控高铜诱导突触功能障碍的重要环节。肝豆汤改良方可通过抑制PKR/eIF2α通路，促进突触相关蛋白表达，改善突触功能障碍，减低WD模型TX小鼠认知功能障碍。本课题从干预突触功能障碍的角度为肝豆汤改良方治疗脑型WD患者认知功能障碍提供理论依据，为中医药治疗神经系统疾病提供新的研究及治疗思路。