海带硫酸杂聚糖(UF)通过PI3K/Akt信号通路抑制多巴胺神经元凋亡的分子机制

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disease with selective loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra. Evidence suggests that apoptosis is involoved in the pathogenesis of PD. PI3K/AKT signal channel play an important role in cell apoptosis. Our previous study found the sulfated heteropolysaccharide (UF) had significant protective effect on the DA neuron, Bcl-2 expression increased and Bax expression decreased. However, the molecular mechanisms by which UF protects DA neuron are poorly elucidated. On this basis, in this project we will study the mechanism of UF on PD disease through the PI3K/Akt signal channel both in vitro and vivo. We will study the expression of gene and protein such as Blc-2 family and caspase family in order to confirm PI3K/Akt signal channel had relationship with the protection ability of UF on DA. The UF anti-PD mechanism will be explored on the molecular and genetic level. The results of the research not only supplies new ideas and methods on the anti-PD mechanism study of the sulfated heteropolysaccharide, but also provides the scientific basis for the anti-PD drug development and high-value utilization Saccharina latissima resources.

帕金森病(PD)是一种多发于中老年人群的中枢神经系统退行性疾病，其主要病理变化是多巴胺(DA)神经元坏死缺失。申请人前期研究发现海带硫酸杂聚糖(UF)对PD小鼠的DA神经元有显著的保护作用，但是其作用机制尚不明确。本项目拟采用细胞模型和动物模型，以PI3K/Akt信号通路逐级信号分子的mRNA转录、蛋白磷酸化和组织病理学变化为指标，深入研究UF是否可以通过PI3K/Akt信号通路的活化抑制DA神经元的凋亡、是否可以通过作用于NGF/TrkA激活PI3K/Akt信号通路，阐明UF通过PI3K/Akt信号通路调节与细胞凋亡密切相关的调控蛋白的表达的作用机制，并针对PI3K/Akt信号通路上下游信号分子和蛋白探寻UF抗PD的作用靶点，以期从细胞、分子及基因水平上探讨UF抑制DA神经元凋亡的分子机制。本研究将解决制约UF药物研发作用机制的瓶颈问题，为UF在PD治疗中的应用提供实验基础和理论依据。

帕金森病(PD)是一种多发于中老年人群的中枢神经系统退行性疾病，其主要病理变化是多巴胺(DA)神经元坏死缺失。本项目采用离体细胞模型和动物模型，以PI3K/Akt信号通路逐级信号分子的信使RNA转录、蛋白磷酸化和组织病理学变化为指标，深入研究了UF对DA神经元的保护机制与PI3K/Akt信号通路的关系。实验结果表明，UF对MPTP诱导的PD小鼠中脑黑质和纹状体中DA神经元的凋亡有抑制作用，UF可以不同程度的提高MPTP诱导的PD小鼠模型黑质TH，Bcl-2免疫反应阳性细胞的数量，降低Bax免疫反应阳性细胞的数量，显著提高MPTP诱导的PD小鼠模型SN内抗氧化酶的活力，降低脂质过氧化水平，这些活性均强于阳性对照药司来吉兰。我们可以推测样品表现出的神经保护活性与其抗细胞凋亡活性和抗氧化活性密切相关。进一步采用H2O2和MPP+诱导的SH-SY5Y细胞模型对UF抑制DA神经元的凋亡的机制进行了研究，两种细胞模型的实验结果都表明UF抑制DA神经元凋亡的活性与PI3K/Akt信号通路密切相关，UF可以提高通过作用于神经生长因子NGF激活PI3K/Akt信号通路，促使PI3K和Akt的磷酸化，从而激活下游相关蛋白的表达，UF可以提高抗凋亡蛋白Bcl-2，P53, CytC和 GSK3β的表达，降低促凋亡蛋白Bax的表达，并且可以降低caspase-3, caspase-8和 caspase-9的活性抑制细胞凋亡Bcl-2。随后我们采用MPTP诱导的PD小鼠进行了UF神经保护作用的机制研究，实验结果同样表明UF的神经保护活性与抑制DA神经元的凋亡相关，其作用机制部分依赖于激活PI3K/Akt信号通路，调节信号通路上下游凋亡相关的信号分子，从而抑制细胞凋亡达到神经保护的活性。本项目研究结果充分证实了UF有显著的抗PD 活性，其作用机制与其抗凋亡和抗氧化活性相关，阐明了UF通过调节PI3K/Akt信号通路上下游与细胞凋亡密切相关的调控蛋白的表达来发挥抗PD活性的作用机制，从细胞、分子及基因水平上探讨UF抑制DA神经元凋亡的分子机制。本研究将解决制约UF药物研发作用机制的瓶颈问题，为UF在PD治疗中的应用提供实验基础和理论依据，为开发新型有效的抗PD海洋药物提供科学依据。