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NRSF-Snta1介导的AQP4极性紊乱所致胶质淋巴系统功能异常在帕金森病中的研究认领

作者：

肖炽

学位授予单位：

南方医科大学

摘要：

背景:帕金森病(Parkinson's Disease,PD)已经是全球目前已知的第二大神经系统退行性疾病,目前已知的发病机制包括以下两方面:包括遗传因素、环境因素、神经系统老化以及多因素交互作用因素所致的多巴胺能神经元的死亡以及α突触核蛋白蛋白过度磷酸化以及异常折叠、泛素-蛋白酶通路障碍、自噬-溶酶体通路障碍因素所致的α突触核蛋白(α-synuclein,α-syn)胞质内清除障碍进而沉积形成路易小体,以上因素共同导致了帕金森病的发生与发展。除了胞质内清除障碍,帕金森病的致病过程中是否存在α-syn胞质外清除障碍,目前研究知之甚少,而胶质淋巴系统(Glymphatic system,GS)作为一种胞质外清除路径可能在其中扮演着重要的作用。因此研究帕金森病的发病过程中胶质淋巴系统是否存在清除功能障碍以及其深层的分子机制,可以为我们治疗帕金森病提供一个崭新的视角与思路。目的:通过构建亚急性期帕金森病模型小鼠以模拟帕金森病的病理过程,评估其脑内胶质淋巴系统对细胞有毒性的物质的清除能力,并进一步探究其中参与胶质淋巴系统构成的重要蛋白——水通道蛋白-4(Aquaporin Protein 4,AQP4)的表达、极性分布以及调节机制,探索AQP4极性分布介导的胶质淋巴系统系统对有毒物质的清除功能,揭示AQP4的锚定蛋白α-syntrophin及其下调的具体分子机制,从胶质淋巴系统功能的角度揭示与PD致病相关的异常蛋白沉积和铁沉积的新机制以及为其提供新的干预靶点。方法:8～10周C57BL/6J小鼠分为4组(A组:对照组,B组:MPTP组,C组:MPTP+AAV组,D组:MPTP+Snta1组),在使用MP TP造模前3周对对照组和MPTP组行侧脑室注射生理盐水,MPTP+AAV组行侧脑室注射空载的腺病毒(Adeno-Associated Virus,AAV),MPTP+Snta1组行侧脑室注射携带表达α-syntrophin蛋白基因(Snta1)的腺病毒,3周后病毒开始稳定表达,对BCD组小鼠行腹膜腔连续注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)20mg/kg,持续7天以构建亚急性期帕金森病模型,应用WB方法检测各组小鼠黑质及纹状体AQP4、α-syntrophin蛋白的表达水平,采用免疫组织化学荧光(Immunohistochemical fluorescence,IHC-F)方法观察各组小鼠黑质及纹状体AQP-4的极性分布、α-syntrophin、神经元限制性沉默因子(Neuronal Restrictive Silencing Factor,NRSF)的表达情况,采用荧光剂示踪技术观察并评估各组小鼠胶质淋巴系统的清除功能。结果:1.亚急性期PD模型小鼠的胶质淋巴系统功能受损,在黑质及纹状体部位,其对脑脊液示踪剂清除速度减慢而蓄积,而经侧脑室注射携带SNTA-1基因腺病毒的亚急性期PD模型小鼠,其胶质淋巴系统的功能可部分恢复;同时,在黑质部位,MPTP组和MPTP+AAV组的AQP4极性较对照组相比出现了严重紊乱(PB<0.05,Pc<0.001);而 MPTP+Snta1 组的 AQP4 极性较 MPTP组和MPTP+AAV组相比得到了明显的改善(PB<0.01,Pc<0.0001);在纹状体部位,MPTP组的AQP4极性较对照组相比出现了严重紊乱(P<0.01);而MPTP+Snta1组的AQP4极性较MPTP组相比得到了明显的改善(P<0.01)。2.,WB检测提示,在纹状体部位,与对照组相比,MPTP+AAV组及MPTP+Snta1组的AQP4表达量增高(Pc<0.05,PD<0.01);此外,MPTP+Snta1组纹状体部位AQP4表达量较MPTP组增高(P<0.05);MPTP+Snta1组的α-syntrophin蛋白较对照组表达量增高(P<0.05)。在中脑部位,四组AQP4表达量的差异不具有统计学意义(P>0.05);MPTP+Snta1组的α-syntrophin蛋白较其他三组相比均表达增加(A<0.01,PB,C<0.05)。3.IHC-F检测提示,在黑质部位,MPTP组及MPTP+AAV组的AQP4、α-syntrophin、NRSF蛋白与对照组相比表达量均减少(P<0.05),而 MPTP+Snta1 组 α-syntrophin、NRSF 蛋白较 MPTP组及MPTP+AAV组表达增加(P<0.001),而与对照组相比,AQP4、α-syntrophin、NRSF蛋白表达量无明显变化,差异无统计学意义(P>0.05);在纹状体部位,MPTP组及MPTP+Snta1组的AQP4较对照组表达量减少,其中MP TP+AAV组AQP4较MPTP组表达量增高(P<0.05);MPTP组及MPTP+AAV组α-syntrophin蛋白表达量较对照组减少(P<0.05);MPTP组、MPTP+AAV组及MPTP+Snta1组NRSF蛋白表达量较对照组均减少(P<0.001)。结论:1.亚急性期帕金森病模型小鼠的纹状体及黑质部位的AQP4极性分布出现紊乱,胶质淋巴系统功能受损,导致其对有害物质的清除能力下降,进而在纹状体及黑质部位沉积,对帕金森病的病理发展起到了一定的促进作用。2.NRSF-Snta1-AQP4可能是影响胶质淋巴系统的功能的通路之一。亚急性期帕金森病模型小鼠的纹状体及黑质部位的NRSF蛋白表达下调导致α-syntrophin蛋白的下调,进而导致AQP4不能有效被锚定在细胞膜上,导致AQP4的极性分布出现紊乱,最终导致胶质淋巴系统受损。3.NRSF蛋白与α-syntrophin蛋白可能存在双向调控机制:对亚急性期帕金森病模型小鼠行侧脑室注射携带Snta1基因腺病毒处理以上调α-syntrophin蛋白的表达,除了可上调AQP4的表达及改善其分布的极性外,也可上调NRSF蛋白的表达,同时部分恢复胶质淋巴的清除能力。

摘要译文

关键词：

帕金森病; 胶质淋巴系统; 水通道蛋白4; 锚定蛋白; REST/NRSF

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

神经病学（专业学位）

导师：

徐运启

中图分类号：

R742.5[震颤麻痹综合征⑨]

学科分类号：

100210[神经病学]

D O I：

10.27003/d.cnki.gojyu.2022.000479