敲除α突触核蛋白保护多巴胺能神经元
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山东医药2023 年第 63 卷第 31 期血清α-syn、Sirtuin-1水平与急性腔隙性脑梗死患者病情进展及脑白质病变的关系任占霞,宋爱霞,梁盼盼,贺宏梅,武婧月,陈晓凡,张帆,张志伟河北北方学院附属第一医院神经内科,河北张家口075000摘要:目的 探讨急性腔隙性脑梗死(ALCI)患者血清α-突触核蛋白(α-syn)、沉默调节蛋白1(Sirtuin-1)水平与病情进展、脑白质病变的关系。
方法 选择ALCI患者130例,根据病情是否进展分为进展组(n=32)和非进展组(n=98),根据是否发生脑白质病变分为病变组(n=106)和非病变组(n=24),根据脑白质病变程度可分为轻度病变组(Fazekas评分1分,n=49)、中度病变组(Fazekas评分2~3分,n=36)、重度病变组(Fazekas评分4~6分,n=21)。
用酶联免疫吸附法检测血清α-syn、Sirtuin-1;用受试者工作特性(ROC)曲线评估血清α-syn、Sirtuin-1对ALCI患者病情进展的预测价值;用Pearson相关法分析血清α-syn、Sirtuin-1与Fazekas评分的关系。
结果 进展组血清α-syn水平高于非进展组,Sirtuin-1水平低于非进展组(P均<0.05);病变组血清α-syn水平高于非病变组,Sirtuin-1水平低于非病变组(P均<0.05)。
血清α-syn水平随着ALCI患者脑白质病变加重而升高,Sirtuin-1水平随着ALCI患者脑白质病变加重而降低(P均<0.05)。
Pearson相关分析结果显示,脑白质病变ALCI患者血清α-syn水平与Fazekas评分呈正相关(r=0.534,P<0.05),血清Sirtuin-1水平与Fazekas评分呈负相关(r=-0.526,P<0.05)。
结论 血清α-syn水平升高、Sirtuin-1水平降低与ALCI患者病情进展及脑白质病变加重有关。
家族型帕金森病α-突触核蛋白突变体寡聚化对神经元毒性的影响王鹏;历春;王海鹏;盖晓东【期刊名称】《中国老年学杂志》【年(卷),期】2016(036)023【摘要】目的:观察家族型帕金森病(PD)α-突触核蛋白(α-Syn)突变体A53T和 A30P聚集体对大鼠原代神经元的神经毒性。
方法取大鼠前脑皮质神经元进行原代培养,在培养基中加入体外孵育的α-Syn聚集体。
培养14 d后,MTT 法和神经元流式细胞术观察神经元的细胞活力。
免疫荧光染色后以激光共聚焦显微镜观察细胞内聚集体的分布。
硫磺素S染色观察细胞内包涵体的形成。
结果加入α-Syn聚集体各组的原代神经元细胞活力较对照组降低(P<0.05),而加入突变体A53T和A30P聚集体的原代神经元细胞活力比对照组明显降低(P<0.01);突变体A53T和A30P聚集体的原代神经元细胞活力下降较野生型α-Syn聚集体显著(P<0.05)。
突变体A53T和A30P聚集体对神经元的毒性作用,在1~14 d内随培养时间而增加(P<0.05);在1~10μmol/L浓度范围内,随浓度的增加而毒性增加(P<0.05)。
突变体A53T和A30P聚集体可以进入原代神经元内,并可在细胞内聚集而形成硫磺素S染色阳性的斑块。
结论家族型α-Syn突变体A53T和A30P聚集体对原代神经元具有神经毒性,此作用具有时间和剂量依赖关系。
这一现象对阐明家族型PD的发病机制具有重要意义。
【总页数】4页(P5786-5788,5789)【作者】王鹏;历春;王海鹏;盖晓东【作者单位】北华大学基础医学院人体解剖学教研室,吉林吉林 132013;北华大学基础医学院人体解剖学教研室,吉林吉林 132013; 北华大学基础医学院病理学教研室;北华大学基础医学院人体解剖学教研室,吉林吉林 132013;北华大学基础医学院人体解剖学教研室,吉林吉林 132013; 北华大学基础医学院病理学教研室【正文语种】中文【中图分类】R74【相关文献】1.司来吉兰对帕金森病模型大鼠结肠α-突触核蛋白和神经元型一氧化氮合酶表达的影响 [J], 毕树立;刘斌;成晓华;高海英;李世英2.抑制组蛋白去乙酰化酶6对帕金森病细胞模型中α-突触核蛋白寡聚体的影响 [J], 王飞;杜芸兰;卫立辛;李焰生3.α-突触核蛋白寡聚体经氧化应激途径致帕金森病小鼠模型多巴胺能神经元损伤[J], 洪梅;朱遂强;黄梦阳;江红;康慧聪;许峰;刘晓艳;龚权;胡琦;张存泰4.不同亚型的帕金森病及多系统萎缩患者血浆α-突触核蛋白寡聚体浓度分析 [J], 宋启晗; 李旭冉; 李昕; 杨巍巍; 李伟; 于顺5.帕金森病患者血浆和红细胞α-突触核蛋白寡聚体水平检测分析 [J], 李佳昱[1];于兰[1];陈敏[2]因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
促进α-突触核蛋白异常聚集而致帕金森病的因素赵小芹;牛海晨;李雷;杨荣礼【摘要】帕金森病(PD)为多发于老年人的神经系统退行性病变,其发病率仅次于阿尔茨海默病,高发病率及致残率使其备受社会关注.PD的发病是由遗传因素及环境因素共同决定的,路易小体的出现是PD的特征性改变,而异常聚集的α突触核蛋白(α-syn)是路易小体的主要构成成分,所以α-syn的异常聚集是PD发病的核心机制.α-syn由单体形式转变为聚集状态受诸多因素影响.通过了解这些影响因素,可以使学者们更好地了解PD的发病,从而为临床治疗提供新思路.%Parkinson disease(PD) is a common chronic neurodegenerative disease in the elderly,and its incidence is only inferior to that of Alzheimer disease.High morbidity and disability rate make it receive high social attention.The incidence of PD is determined by both genetic and environmental factors,and the Lewy body is the characteristic of PD,and the abnormal aggregation of αsynuclein(α-syn) is the main component of Lewy body,so the abnormal aggregation of α-syn is the core mechanism of PD.The conversion of α-syn from monomer to aggregation is affected by many factors.Understanding these factors can enable scholars to better understand the incidence of PD,so as to provide new ideas for the clinical treatment.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2017(023)010【总页数】5页(P1914-1918)【关键词】帕金森病;α-突触核蛋白;路易小体【作者】赵小芹;牛海晨;李雷;杨荣礼【作者单位】徐州医科大学研究生院,江苏徐州 221004;徐州医科大学临床学院生物教研室,江苏徐州 221002;徐州医科大学附属医院老年科,江苏徐州 221004;徐州医科大学附属医院老年科,江苏徐州 221004【正文语种】中文【中图分类】R742.5帕金森病(Parkinson′s disease,PD)是一种病程长、致残率高的疾病。
Mdivi-1对帕金森病大鼠多巴胺能神经元损伤的保护作用研究郭欣;朱子建;白雅;张云;刘学东【摘要】目的研究线粒体分裂引发帕金森病(Parkinson's disease,PD)大鼠模型中多巴胺能神经元损伤作用及线粒体分裂抑制剂1(mitochondrial division inhibitor 1,Mdivi-1)对神经元损伤的保护作用机制.方法将大鼠随机分成对照组(生理盐水组)、模型组、美多巴组和Mdivi-1组,采用6-羟基多巴胺(6-hydroxydopam-ine,6-OHDA)注射大鼠单侧纹状体的方法建立PD动物模型,利用阿朴吗啡(apomorphine,APO)引起的大鼠旋转实验和转棒实验来观察行为学变化.利用免疫组化方法评估酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylasez,TH)在中脑黑质中阳性细胞比例以及纹状体中TH阳性纤维数量,采用ELISA法检测大鼠黑质和纹状体中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、一氧化氮(nitric oxide,NO)及一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的含量.结果与对照组相比,PD模型组大鼠在APO诱发第3周和6周后旋转圈数均显著增加,同时转棒上停留时间均显著缩短;大脑黑质TH阳性细胞数和纹状体中TH阳性纤维数目显著减少;组织内SOD、GSH-Px、CAT的活性显著降低,而NOS活性显著升高,MDA和NO含量升高,而GSH含量则降低.美多巴及Mdivi-1处理3周和6周后均可显著改善PD大鼠的相关行为学症状,并增加黑质TH阳性细胞数和纹状体中TH阳性纤维数目,同时增加组织内SOD,GSH-Px,CAT,GSH含量,降低NOS活性,减少MDA 和NO含量.结论 Mdivi-1对6-OHDA诱导PD大鼠的多巴胺能神经元损伤具有保护作用,其机制可能与其抗氧化能力有关.【期刊名称】《转化医学杂志》【年(卷),期】2019(008)003【总页数】6页(P135-139,143)【关键词】帕金森病;线粒体分裂抑制剂1;6-羟基多巴胺;黑质;纹状体;抗氧化【作者】郭欣;朱子建;白雅;张云;刘学东【作者单位】710032 陕西西安,空军军医大学第一附属医院神经内科;710032 陕西西安,空军军医大学学员旅;710032 陕西西安,空军军医大学第一附属医院神经内科;710032 陕西西安,空军军医大学第一附属医院神经内科;710032 陕西西安,空军军医大学第一附属医院神经内科【正文语种】中文【中图分类】R742.5帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是临床上常见的神经系统性疾病,其主要临床表现为静止性震颤和肌强直等,其病理特征为黑质纹状体中多巴胺能神经元受损,导致多巴胺(dopamine,DA)的含量显著减少,引起相应的病理改变[1]。
α-突触核蛋白原纤维诱导的帕金森病小鼠模型的行为表型及病理特征田静;侯志东;任湘鹏【摘要】目的:研究A53T突变型α-突触核蛋白(A53TαS)原纤维诱导的帕金森病(PD)小鼠模型的行为表型及病理学特征。
方法:小鼠脑内黑质致密区(SNpc)定位注射5μgA53TαS建立PD小鼠模型,造模3个月后,通过旷场试验、悬挂试验和Y迷宫检测模型小鼠的运动和认知行为学表型。
分别使用抗磷酸化α-突触核蛋白(pSyn)、抗酪氨酸羟化酶(TH)及小胶质细胞特异性蛋白抗体IBA-1作为评价模型小鼠脑内的路易小体包涵体、多巴胺能神经元变性死亡及神经炎症的分子标记,通过免疫组织化学染色法研究模型小鼠脑内典型的病理特征。
结果:旷场试验中,模型组小鼠的总运动距离较对照组差异无统计学意义(P>0.05);悬挂试验显示模型组小鼠四爪抓杆持续时间较对照组小鼠显著缩短(P<0.05);Y迷宫检测表明模型组小鼠的自发转换正确率较对照组差异无统计学意义(P>0.05)。
与对照组比,模型组小鼠中脑SNpc区的pSyn阳性包涵体数量显著增多(P<0.01),同时TH阳性神经元数量显著减少(P<0.05),IBA-1阳性胶质细胞数量异常增加(P<0.01)。
结论:脑内注射A53TαS原纤维可稳定诱导出PD小鼠模型,该模型小鼠表现出一定程度的肌力和平衡力下降;且可同时模拟出PD的路易小体包涵体、多巴胺能神经元缺失及过度激活的神经炎症等病理特征。
【期刊名称】《温州医科大学学报》【年(卷),期】2019(049)003【总页数】5页(P157-161)【关键词】帕金森病模型;α-突触核蛋白原纤维;行为学;路易小体;多巴胺能神经元;小鼠【作者】田静;侯志东;任湘鹏【作者单位】[1]温州医科大学附属眼视光医院实验室中心,浙江温州325027;[1]温州医科大学附属眼视光医院实验室中心,浙江温州325027;[1]温州医科大学附属眼视光医院实验室中心,浙江温州325027;【正文语种】中文【中图分类】Q953帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是第二大常见的进行性神经退行性疾病,其主要临床表现为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势不稳等运动症状;典型的病理特征为中脑黑质致密区(substantia nigra pars compacta,SNpc)多巴胺(dopamine,DA)能神经元进行性变性缺失,残存的DA能神经元胞质内出现路易小体(Lewy bodies,LBs),即α-突触核蛋白(α-synuclein,αS)包涵体。
α-synuclein对多巴胺能神经元凋亡和氧化损伤影响作者:王静苏东风李岩松邰旭辉李迪刘雨萌来源:《青岛大学学报(医学版)》2021年第01期[摘要]目的探讨α-共核蛋白(α-synuclein)对多巴胺能神经元凋亡、氧化损伤和炎症的调节作用。
方法用H2O2诱导MES23.5细胞的氧化损伤,并在MES23.5细胞中过表达α-synuclein。
用谷胱甘肽(GSH)来抵抗MES23.5细胞氧化损伤。
采用流式细胞术检测细胞凋亡,分别采用相关试剂盒检测活性氧(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)、白细胞介素(IL)-6、IL-1β和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的水平,以Western blot法检测细胞中B淋巴细胞瘤-2基因蛋白(Bcl-2)和Bcl-2相关x蛋白(Bax)表达。
结果过表达α-synuclein可提高MES23.5细胞凋亡率和ROS、IL-6、IL-1β及TNF-α水平,抑制细胞中的SOD活力(F=188.54~315.52,P[关键词]α-共核蛋白;多巴胺能神经元;氧化还原酶类;细胞凋亡;帕金森病[中图分类号]R322.8;R345.4[文献标志码]A[文章编号]2096-5532(2021)01-0095-05[ABSTRACT]ObjectiveTo invest igate the regulatory effects of α-synuclein on the apoptosis,oxidative damage,and inflammation of dopaminergic neurons. MethodsWe overexpressed α-synuclein in MES23.5 cells, and used H2O2 to induce oxidative damage and glutathione (GSH)to resist oxidative damage in MES23.5 cells. Flow cytometry was used to detect cell apoptosis. Test kits were applied to measure the levels of reactive oxygen species (ROS), superoxide dismutase(SOD), interleukin (IL)-6, IL-1β, and tumor necrosis factor-α (TNF-α). Western blot was used to determine the expression of B-cell lymphoma-2 protein and B-cell lymphoma-2-associated x protein. Resultsα-Synuclein overexpression increased the apoptosis rate, upregulated the levels of ROS, IL-6, IL-1β, and TNF-α, and inhibited the activity of SOD in MES23.5 cells (F=188.54-315.52,P<0.05). H2O2 increased α-synuclein expression, the apoptosis rate, and the activity of ROS in α-synuclein-overexpressed MES23.5 cells (F=196.49-251.74,P<0.05). GSH decreased the expression of α-synuclein, the apoptosis rate,and the activity of ROS in α-synuclein-overexpressed MES23.5 cells (F=149.25-258.96,P<0.05). ConclusionOxidative damage can enhance α-synuclein-mediated apoptosis and inflammatory response, which further amplifies the oxidative injury of dopaminergic neurons.[KEY WORDS]α-synuclein; dopaminergic neurons; oxidoreductases; apoptosis; Parkinson disease帕金森病(PD)病人多見黑质中多巴胺能神经元的选择性丢失[1-2],但不清楚此过程的发病机制。
㊃综述㊃d o i:10.3969/j.i s s n.1671-8348.2022.10.036P a r k i n蛋白与人类疾病的关系及其天然产物调节作用*李凤娇,李艳芹综述,张范,顾雯,杨敏,穆健康,俞捷,杨兴鑫ә审校(1.云南中医药大学中药学院,昆明650500;2.云南省南药可持续利用重点实验室,昆明650500)[摘要] P a r k i n蛋白是一种E3泛素连接酶,在机体不同部位均有表达,结构多样㊂研究发现,P a r k i n蛋白功能障碍主要引起线粒体自噬异常,与人类诸多疾病发生㊁发展密切相关㊂目前尽管尚缺乏P a r k i n配体,但已有研究报道天然产物可通过调节P a r k i n蛋白功能而缓解疾病,且具有副作用小㊁疗效稳定㊁多途径作用㊁作用温和持久等优势㊂该文对P a r k i n蛋白结构功能,与人类疾病的关系及天然产物对P a r k i n的调节作用进行简要综述,提出当前研究存在的一些问题,并对未来研究方向进行展望㊂[关键词] P a r k i n蛋白;人类疾病;天然产物;调节作用[中图法分类号] R742.5[文献标识码] A[文章编号]1671-8348(2022)10-1788-06P a r k i n p r o t e i n a n d h u m a n d i s e a s e s a n d i t s r e g u l a t o r y e f f e c t o f n a t u r e p r o d u c t s* L I F e n g j i a o,L I Y a n q i n,Z HA N G F a n,G U W e n,Y A N G M i n,MU J i a n k a n g,Y U J i e,Y A N G X i n g x i nә(1.C o l l e g e o f P h a r m a c e u t i c a l S c i e n c e,Y u n n a n U n i v e r s i t y o f C h i n e s e M e d i c i n e,K u n m i n g,Y u n n a n650500,C h i n a;2.Y u n n a n P r o v i n c i a l K e y L a b o r a t o r y o f S u s t a i n a b l e U t i l i z a t i o n o fS o u t h e r n M e d i c i n e R e s o u r c e s,K u n m i n g,Y u n n a n650500,C h i n a)[A b s t r a c t] P a r k i n p r o t e i n,a n E3u b i q u i t i n l i g a s e,i s e x p r e s s e d i n d i f f e r e n t p a r t s o f t h e b o d y a n d h a s d i-v e r s e s t r u c t u r e s.T h e s t u d i e s h a v e f o u n d t h a t P a r k i n p r o t e i n d y s f u n c t i o n w i l l m a i n l y c a u s e a b n o r m a l m i t o p h-a g y,w h i c h i s a n i m p o r t a n t p a t h o g e n e s i s o f t h e o c c u r r e n c e a n d d e v e l o p m e n t o f m a n y h u m a n d i s e a s e s.A t p r e s-e n t,a l t h o u g h t h e r e i s a l a c k o f P a r k i n l i g a n d,i t h a s b e e n r e p o r t e d t h a t n a t u r e p r o d u c t s c a n r e l i e v e t h e d i s e a s e b y r e g u l a t i n g t h e f u n c t i o n o f P a r k i n p r o t e i n,a n d i t h a s t h e a d v a n t a g e s s u c h a s l o w s i d e e f f e c t s,s t a b l e c u r a t i v e e f f e c t,m u l t i-p a t h w a y e f f e c t a n d m i l d a n d l o n g-l a s t i n g e f f e c t.T h i s p a p e r b r i e f l y r e v i e w s t h e s t r u c t u r e a n d f u n c-t i o n o f P a r k i n p r o t e i n,i t s r e l a t i o n s h i p w i t h h u m a n d i s e a s e s a n d r e g u l a t o r y e f f e c t s o f n a t u r e p r o d u c t s o n P a r k i n p r o t e i n.F u r t h e r m o r e,s o m e p r o b l e m s i n t h e c u r r e n t r e s e a r c h a r e p r o p o s e d,a n d t h e f u t u r e r e s e a r c h d i r e c t i o n s a r e p r o s p e c t e d.[K e y w o r d s] P a r k i n p r o t e i n;h u m a n d i s e a s e s;n a t u r e p r o d u c t s;r e g u l a t o r y e f f e c tP a r k i n蛋白是激活E3泛素-蛋白连接酶活性的高效产物,研究表明,P a r k i n蛋白与帕金森病,肿瘤,肝脏㊁心脏㊁骨骼肌等疾病密切相关㊂P a r k i n蛋白在不同部位均有表达,结构多样,P a r k i n的功能可能与这些部位编码的蛋白质相关㊂在P D B数据库(h t t p s://w w w.r c s b.o r g/)中检索到P a r k i n蛋白的结构共385个,其中有145个来源于人,37个来源于运动发酵单胞菌,27个来源于欧洲水蛭,22个来源于大肠埃希菌,20个来源于牛,14个来源于热保护芽孢杆菌,12个来源人体免疫缺陷病毒,108个来源于其他㊂这些蛋白根据蛋白分子库名称进行分类有51个醛糖还原酶㊁37个Q u e u i n e t R-N A-核糖基转移酶,27个凝血酶原,24个E3泛素连接酶,23个碳酸酐酶2,20个水蛭素变体-1,5个G a g-P o l p o l y p r o t e i n㊂本文针对E3泛素连接酶P a r k i n的结构功能,与人类疾病的关系及天然产物对P a r k i n的调节作用进行简要综述㊂1 P a r k i n蛋白结构P a r k i n基因,又称P A R K2,定位于染色体6q25-q27,包含12个外显子,长约1.5m b,编码465个氨基酸,相对分子质量为52ˑ103,在健康人脑组织中呈散在分布,包括黑质㊁新皮质和海马等部位㊂P a r k i n是一种环间E3泛素连接酶(E3u b i q u i t i n l i g a s e s),在泛素与特定底物的共价连接中发挥作用,P a r k i n的突变与帕金森病㊁癌症和分枝杆菌感染有关㊂环间E3连接酶家族被认为具有典型的环区和催化半胱氨酸残基,通常局限于H e c t E3连接酶,因此被称为 环/ H e c t杂合酶 ㊂在N端有1个泛素样(U B L)功能区8871重庆医学2022年5月第51卷第10期*基金项目:国家自然科学基金项目(82104381㊁82060707);云南省应用基础研究计划项目(2019F F002-061);云南省中青年学术和技术带头人后备人才(202005A C160059);云南省教育厅科学研究基金项目(2019Y0314)㊂作者简介:李凤娇(1994-),硕士,主要从事中药物质基础研究㊂ә通信作者,E-m a i l:y x x78945@163.c o m㊂和1个靠近C端的R B R(R I N G-b e t w e e n-R I N G)功能区㊂R B R功能区调节锌离子,由2个R I N G功能区组成㊂1个R I N G功能区已经被鉴定是位于U B L和R B R的生物序列之间,具有锌离子结合能力㊂P a r k i n 蛋白可以定位于细胞质和线粒体,依赖于线粒体膜电位的改变,具有E3泛素-蛋白连接酶活性,可连接并介导毒性蛋白发生泛素化,因此,毒性蛋白可以通过P a r k i n从泛素蛋白酶体通路降解㊂另外,P a r k i n蛋白还参与调控线粒体形态和功能维持,当存在线粒体肿胀㊁线粒体嵴断裂等明显缺陷时,通过线粒体自噬途径将其清除,从而达到提高线粒体功能的作用㊂2 P a r k i n蛋白表达与人类疾病P a r k i n蛋白在不同部位的表达与人类疾病关系密切,P a r k i n蛋白在许多组织中均有表达,包括脑㊁骨骼肌㊁心脏和肝脏中,多分布在胞质,在线粒体外膜㊁高尔基体㊁内质网和突触小泡中也存在,提示P a r k i n 蛋白也可能与这些部位的功能相关,具有广泛的生理意义㊂2.1 P a r k i n与帕金森病P a r k i n是一种E3泛素连接酶,它用泛素标记特定的蛋白底物,并将它们靶向蛋白酶体或溶酶体[1-2]㊂基因突变导致的P a r k i n功能丧失是家族性早发性常染色体隐性遗传性帕金森病(P D)最常见的原因[3]㊂帕金森病是一种神经退行性疾病,其特征是黑质致密部产生多巴胺的神经元选择性丧失,并出现富含α-突触核蛋白和泛素的包涵体路易小体㊂与P D相关的P a r k i n突变通过催化损伤或降低P a r k i n溶解度和稳定性导致P a r k i n功能丧失㊂在散发性帕金森病中, P a r k i n失活与淀粉样蛋白的积累有关,淀粉样蛋白的积累改变了它的溶解性,从而改变了它的稳定性[4],这表明P a r k i n丧失功能可导致疾病的发生㊂2.2 P a r k i n与肿瘤越来越多的证据表明,P a r k i n也是一种肿瘤抑制因子㊂已有报道称其在人类多种癌症中失活㊂P a r k i n 在30%的人类肿瘤细胞中缺失,且P a r k i n缺陷的小鼠更容易发生肿瘤[5-6]㊂P a r k i n基因定位于人类染色体6q25-27,这是癌症中经常丢失的区域[4]㊂在乳腺癌㊁肺癌㊁结直肠癌和卵巢癌中已经观察到P A R K2丢失[7-8]㊂P a r k i n基因的突变已经在许多类型的癌症中被报道,如,P a r k i n基因在乳腺癌㊁结直肠癌㊁肺鳞癌和胃癌中发生突变[9]㊂许多流行病学研究表明,P D 与前列腺癌㊁肺癌㊁膀胱癌㊁胃癌㊁子宫癌和结直肠癌的风险降低及黑色素瘤㊁脑癌和乳腺癌的风险增加有关[10]㊂在一项研究中,P a r k i n促进人癌细胞系异种移植物中的磷酸甘油酸脱氢酶降解,抑制丝氨酸合成并抑制肿瘤生长[11]㊂提示未来的研究还应该观察P a r-k i n基因突变在介导P D和癌症风险之间的联系中的潜在作用㊂2.3 P a r k i n与肝脏疾病近年来,大量研究表明P a r k i n与肝脏疾病密切相关,2013年P L O S P A T HO G E N S首次在慢性丙型肝炎患者的肝组织检测到了P a r k i n诱导的线粒体自噬,这在慢性丙型肝炎相关的线粒体肝损伤中有重要贡献[12]㊂随后,W I L L I AM S等[13]研究发现与正常小鼠相比,乙醇导致P a r k i n基因敲除小鼠肝损伤㊁氧化应激和脂肪变性更严重,这可能是由于乙醇处理后, P a r k i n基因敲除小鼠肝脏的线粒体损伤和功能障碍比正常小鼠肝脏严重所致㊂P E N G等[14]讨论了调节P a r k i n介导的线粒体自噬可能是治疗酒精性脂肪肝的途径㊂Y AMA D A等[15]和L I U等[16]研究发现P i n k1/P a r k i n介导的线粒体自噬能缓解非酒精性脂肪肝(N A F L D)㊂李相迁[17]研究发现,随N A F L D发展,线粒体损伤加重,P i n k1/P a r k i n介导线粒体自噬降低,R O S释放增加,炎性反应加重,推测P i n k1/P a r-k i n介导的线粒体自噬途径参与了N A F L D过程㊂2019年Z HO U等[18]研究发现M s t1通过AM P K途径调节P a r k i n的表达,阻断AM P K抑制了P a r k i n介导的线粒体自噬,使肝细胞线粒体发生凋亡,研究证实非酒精性脂肪肝与M s t1上调导致的P a r k i n介导线粒体自噬密切相关㊂2.4 P a r k i n与心脏疾病2019年S U N等[19]报道了P a r k i n通过催化C y p D的泛素化来抑制M P T P的开放,减轻心肌损伤,改善心脏功能㊂K A G E Y AMA等[20]证明需要蛋白D r p1和P a r k i n协同维持小鼠心脏和大脑线粒体结构和功能的完整性㊂缺乏D r p1的小鼠表现出致命的心脏缺陷㊂在D r p1基因敲除后,线粒体泛素化不依赖于P a r k i n,这会加重心脏缺陷㊂Z H A N G等[21]通过研究P a r k i n蛋白在心肌梗死大鼠心功能和心室重构中的作用发现,经P a r k i n治疗后,心肌梗死大鼠相关m R N A水平降低,凋亡细胞数量减少,心肌纤维形态恢复正常,心肌梗死范围缩小,心功能改善㊂证明P a r k i n对心肌梗死大鼠的心功能和心室重构有积极的作用㊂Q I A O等[22]研究发现利拉鲁肽通过上调N A D依赖的蛋白去乙酰化酶s i r t u i n-1(S I R T1)的表达,从而增加P a r k i n的表达,激活线粒体自噬,进而发挥心肌梗死的修复作用㊂P a r k i n过表达也能激活N r f2/A R E信号通路,减少炎症介导的心肌细胞凋亡㊂2.5 P a r k i n与骨骼肌功能2018年P E K E R等[23]研究发现,将体外培养的骨骼肌P a r k i n基因敲除后可导致肌小管萎缩,且P a r-k i n基因敲除的肌肉中线粒体功能受损,肌纤维面积变小,这表明P a r k i n是骨骼肌生长发育所必需的㊂同年,G O U S P I L L O U等[24]报道了在P a r k2-/-小鼠中发现P a r k i n消融导致肌肉比力降低,线粒体呼吸严重减少,线粒体解偶联,并增加了通透性转换孔开放的敏感性㊂这些结果表明P a r k i n在维持骨骼肌的线粒体功能方面起着保护作用㊂2.6 P a r k i n与抗菌作用9871重庆医学2022年5月第51卷第10期P a r k i n还在通过吞噬异种来防御病原体方面起着关键作用,这是一种与线粒体自噬相关的途径㊂在异源吞噬中,细菌被泛素链标记,这些泛素链招募泛素结合的自噬适配器,导致自噬小体的形成,并最终与溶酶体融合㊂这一途径涉及的泛素化底物和连接酶目前了解甚少㊂基因组研究证实P a r k i n是细胞内麻风分枝杆菌病原体的易感因素㊂近年来,已经证明P a r k i n是通过自噬依赖的机制来抵抗细胞内的病原体,如结核分枝杆和肠沙门菌[25]㊂线粒体和细菌的共同作用表明了P a r k i n介导的自噬的共同机制,但异种吞噬是否需要P I N K1或相关激酶尚不清楚㊂3天然产物对P a r k i n蛋白的调节作用天然产物富含众多活性成分,其特点是可从多环节㊁多靶点调节机体功能,从而达到综合治疗的目的㊂当前,从天然产物中发现可调节P a r k i n蛋白进而缓解相关疾病的活性物质/药物已成为研究热点,其对于天然产物资源的开发具有重大意义㊂研究发现,一些天然产物对P a r k i n蛋白有调节作用并能有效缓解相关病症(表1),这些天然产物主要是通过调节P a r k i n 蛋白表达量以发挥药效㊂表1天然产物调节P a r k i n蛋白、缓解疾病的作用产物类型天然产物疾病对P a r k i n蛋白的调节机制药理作用混合物抗帕颗粒[26]帕金森病提高P a r k i n蛋白的表达抑制α-突触共核蛋白异常聚集,对多巴胺神经元具有保护作用大补阴丸和牵正散[27]帕金森病降低线粒体中P a r k i n蛋白的聚集促进正常细胞线粒体形成网络,保护线粒体形态损伤刺五加[28]帕金森病使P D相关蛋白P a r k i n㊁P i n k1的表达均恢复到接近正常水平保护中脑线粒体不肿胀,减轻膜电位降低复方蒲黄汤[29]缺血性脑损伤诱导P a r k i n蛋白的表达增加在早期防护缺血性脑病神经元损伤丹红注射液[30]缺血性脑卒中增强脑内P a r k i n蛋白的表达,提高培养神经元的相对线粒体还原酶活性对脑卒中患者具有线粒体保护和功能恢复作用参麦注射液[31]心肌缺氧再灌注损伤诱导P a r k i n和P i n k1的表达显著增加诱导心肌细胞有丝分裂,调节线粒体动力学,减轻心肌细胞损伤中药复方通心络胶囊[32]心肌缺血再灌注损伤诱导P a r k i n蛋白在线粒体中高表达通过激活P a r k i n介导的有丝分裂吞噬作用改善大鼠心肌缺血再灌注损伤脂肝方[33]非酒精性脂肪性肝炎介导P i n k/p a r k i n通路及其下游的蛋白M f n1㊁M f n2㊁O p a1㊁L C3的表达减轻肝脏炎性反应,抑制肝细胞凋亡黄芪三七方[34]糖尿病肾病激活P I N K1/P a r k i n信号上调自噬和激活P I N K1/P a r k i n信号来保护肾脏免受炎症损伤单体红景天苷[35]帕金森病显著恢复M P P+诱导的P I N K1和P a r k i n蛋白表达水平下降通过P I N K1-P a r k i n通路在M P P+诱导的S H-S Y5Y细胞中维持线粒体形态和功能雷公藤红素1[36]帕金森病通过灭活P i n k1并防止其磷酸化从而抑制P a r k i n和泛素的结合并抑制P a r k i n聚集阻断P a r k i n对线粒体的复张,防止了羰基氰化物m-氯苯肼或γ-腈诱导的线粒体热休克蛋白90(H S P90)抑制线粒体去极化的有丝分裂反应五味子甲素[37]帕金森病激活了自噬相关蛋白P a r k i n和P i n k1的表达通过调节脑部自噬对帕金森病的发生具有神经保护作用芍药苷[38]阿尔兹海默症过表达P a r k i n蛋白抑制S H-S Y5Y细胞凋亡,改善细胞受损状态藤黄乙素[39]脑缺血再灌注损伤触发P a r k i n转位到受损的线粒体促进P I N K1-P a r k i n介导的有丝分裂通路,保护脑缺血再灌注损伤大蒜辣素[40]糖尿病性心肌病提高P a r k i n蛋白的表达抑制糖尿病小鼠心肌细胞的凋亡0971重庆医学2022年5月第51卷第10期续表1 天然产物调节P a r k i n 蛋白、缓解疾病的作用产物类型天然产物疾病 对P a r k i n 蛋白的调节机制药理作用迷迭香酸[41]糖尿病性心肌病增加P a r k i n 蛋白的表达激活高糖培养下心肌细胞线粒体自噬,抑制高糖诱导的心肌细胞凋亡与心肌细胞肥大老鹳草素Ⅰ和麦角黄酮[42]心肌缺血再灌注损伤向线粒体募集P a r k i n 降低H 9c 2细胞缺血/再灌注损伤模型的细胞死亡和活性氧水平,减轻心肌缺血再灌注损伤芹菜素[43]心肌梗死增加P a r k i n 蛋白的表达保护心肌梗死所致的心肌细胞损伤黄芪甲苷[44]血管平滑肌细胞线粒体功能障碍使P a r k i n 蛋白在线粒体中的表达增加,促进线粒体自噬抑制R O S 过度产生,促进线粒体自噬和线粒体生物发生姜黄素[45]肠屏障功能障碍通过AM P K 激活和T F E B 核易位诱导P a r k i n 依赖的有丝分裂改善氧化应激,增强肠屏障功能和线粒体功能小檗碱[46]急性肾损伤增加P a r k i n 蛋白表达逆转顺铂诱导的细胞活性氧和线粒体膜电位水平4 总结与展望 P a r k i n 蛋白是线粒体自噬调控的关键靶位,P a r -k i n 功能异常将会引发线粒体自噬异常,进而诱发帕金森㊁肿瘤等相关疾病发生㊁发展㊂然而当前已发现的可调节P a r k i n 表达量的小分子配体仍非常少,且仍未见报道可调节P a r k i n 活力的小分子配体;此外,虽然当前已发现一些天然产物可调节P a r k i n 蛋白表达而调节线粒体自噬,进而缓解相关病症,但已报道的可调节P a r k i n 蛋白表达的单体成分仍较少,且通过调节P a r k i n 活力而防治疾病的天然产物当前仍未见报道㊂因此,应广泛开展P a r k i n 配体的筛选研究,以期发现更多P a r k i n 配体(尤其是小分子配体),为新药研发提供新思路;同时,应加强天然产物对P a r k i n 蛋白表达量/活力的调节作用及相关机制的研究,为揭示天然产物发挥药效的本质提供科学依据㊂此外,当前对于天然产物调节P a r k i n 蛋白而缓解疾病的大量研究仍停留在实验室阶段,未能较好地指导临床用药㊂广大科研工作者仍需将天然产物调节P a r k i n 蛋白相关作用机制运用到疾病防治中,为临床探索防治疾病的有效方法提供新途径㊂可以相信,随着P a r k i n 蛋白与人类疾病关系,以及天然产物对P a r k i n 蛋白调节等研究的不断深入,将会发现众多可通过调节P a r k i n 蛋白而缓解疾病的天然药品或健康产品,并将明确天然产物调节P a r k i n 作用机制,不仅有助于阐明天然产物复杂体系的抗病机制,还能提高新药研发及临床治疗水平,同时也为其他疾病的防治提供依据㊂参考文献[1]W I L K AM I E C A ,L E N K I E W I C Z A M ,B A B I E CL ,e t a l .E x o g e n o u s a l p h a -s y n u c l e i n e v o k e d p a r -k i n d o w n r e gu l a t i o n p r o m o t e s m i t o c h o n d r i a l d y s f u n c t i o n i n n e u r o n a l c e l l s [J ].F r o n t A g i n gN e u r o s c i ,2021,13:591475.[2]R O 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㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(81601117)ꎻ北京市自然科学基金资助项目(7184221)ꎻ北京市百千万人才工程资助项目(2017A14)ꎻ北京市科技新星计划资助项目(Z181100006218045)ꎻ北京市医院管理局临床医学发展专项基金资助项目( 扬帆计划 ꎬZYLX201833)ꎻ北京市卫生系统高层次卫生技术人才基金资助项目(2015-3-117)ꎻ北京老年医院院内课题(2016bjlnyy-青-5㊁2017bjlnyy-青-2)作者单位:100095㊀北京中医药大学附属北京老年医院老年病临床与康复研究所通讯作者:王玉波ꎬ主任医师ꎬ电子信箱:wangyubo5223@163.comꎻ于佳ꎬ副研究员ꎬ电子信箱:jyu319@163.com中脑多巴胺能神经元自身受体DRD2的功能与调控杨㊀璇㊀王玉波㊀张㊀云㊀贾㊀丁㊀张正慧㊀宋彬彬㊀于㊀佳摘㊀要㊀多巴胺受体家族共有5个成员ꎬ在运动㊁奖赏㊁情感㊁记忆等多种神经功能中发挥重要的作用ꎮ尽管大部分多巴胺受体分布在非多巴胺能神经元上ꎬ还有一部多巴胺受体分布于多巴胺能神经元中ꎬ这部分多巴胺受体被称为多巴胺自身受体ꎬ其中多巴胺受体D2(dopaminereceptorD2ꎬDRD2)是最重要的多巴胺自身受体ꎮ本文将对DRD2自身受体的结构㊁功能㊁调节机制进行综述ꎬ以期对多巴胺神经系统的功能和作用机制加深理解ꎮ关键词㊀多巴胺受体D2㊀自身受体㊀多巴胺能神经元㊀成瘾㊀帕金森病中图分类号㊀R74㊀㊀㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀㊀㊀DOI㊀10.11969/j.issn.1673 ̄548X.2019.03.005㊀㊀一㊁DRD2的结构多巴胺受体D2(dopaminereceptorD2ꎬDRD2)编码基因位于11号染色体q22~23ꎬ编码415~444(鼠)㊁414~443(人)个氨基酸ꎬDRD2基因可编码产生剪接变异体ꎬ即短型(D2S)和长型(D2L)ꎬD2L比D2S在第3胞内环处多29个氨基酸序列ꎮDRD2属于G蛋白偶联受体ꎬ由7个跨膜区域组成ꎮDRD2的氨基端位于胞外ꎬ包含有4个N-糖基化位点ꎮ羧基端与位于胞内ꎬ包含有多个丝氨酸㊁苏氨酸残基位点ꎬ可被激酶磷酸化ꎻ在DRD2的第3胞内环也存在多个磷酸化位点ꎬ这些位点的磷酸化参与了激动剂依赖的受体去敏感化以及第四胞内环的形成[1]ꎮ二㊁DRD2在中枢神经系统的分布以及亚细胞分布DRD2广泛分布于中枢神经系统中ꎮDRD2高表达于纹状体㊁伏隔核㊁嗅球ꎬ在大脑皮质㊁基底前脑㊁边缘系统㊁下丘脑㊁后脑表达较低[1]ꎮDRD2还表达于中脑多巴胺能神经元中ꎮ检测发现敲除中脑多巴胺能神经元中的DRD2可使大脑中DRD2含量下降20%ꎻ而敲除纹状体神经元中DRD2则可使大脑中DRD2含量下降约70%ꎬ表明DRD2在中脑的表达也相对较低[2]ꎮ在神经元中ꎬDRD2主要分布于胞膜上ꎬ但胞质内也有DRD2ꎬ可能主要是位于内体[3]ꎮ近年来的研究表明ꎬDRD2在多巴胺能神经元胞膜中并不是弥散分布的ꎮRobinson等[4]观察到DRD2基因敲入小鼠中脑多巴胺能神经元中胞体胞膜和树突膜上的DRD2呈点状聚集分布ꎮ此外ꎬSharma等[3]利用生化实验证实在HEK293T细胞膜上有一部分DRD2存在于某种微结构中ꎬ不易于其他膜蛋白发生相互作用ꎮ上述结果提示ꎬDRD2与其他G蛋白偶联受体的分布有所不同ꎬ其功能的发挥可能也具有一定特殊性ꎬ这也是未来需要进一步研究的问题ꎮ三㊁多巴胺能神经元中存在DRD2自身受体早在1976年多巴胺自身受体的概念就已经被提出ꎬ人们发现多巴胺受体激动剂可以抑制多巴胺的释放ꎻ而通过利用多巴胺受体亚型特异性激动剂或抑制剂ꎬ人们发现DRD2可能是最主要的多巴胺自身受体ꎮ因此ꎬ为了明确DRD2的自身受体功能ꎬ研究者建立了DRD2基因敲除小鼠并观察到与野生型小鼠相比ꎬDRD2基因敲除小鼠表现为水平运动减少ꎻ在可卡因刺激下ꎬ野生型小鼠和DRD2基因敲除小鼠的运动均显著提高ꎬ但可卡因对DRD2基因敲除小鼠运动能力的提高要强于野生型小鼠ꎮ进一步研究发现ꎬ可卡因或电刺激下ꎬDRD2基因敲除小鼠纹状体胞外多巴胺含量增加幅度高于野生型小鼠ꎬ提示DRD2可以调节小鼠脑内多巴胺的释放[5]ꎮ为了进一步明确DRD2在小鼠多巴胺能神经元突触前和突触后的作用ꎬ人们建立了选择性DRD2基因敲除小鼠ꎮAnzalone等[2]研究发现在可卡因的刺激下ꎬ中型多棘神经元选择性DRD2敲除小鼠的运动61功能与野生型小鼠相比明显下降ꎬ而中脑多巴胺能神经元选择性DRD2敲除小鼠运动功能则显著升高ꎮDRD2激动剂喹吡罗可抑制野生型小鼠纹状体内多巴胺释放ꎬ但在中脑多巴胺能神经元选择性DRD2基因敲除小鼠喹吡罗的这一效应明显降低ꎮ但上述DRD2基因敲除小鼠在神经系统发育早期DRD2就已经表达缺失ꎬ这可能会导致神经系统的发育障碍ꎬ从而影响对DRD2功能的研究ꎮ因此ꎬBudygin等[6]利用腺相关病毒包装的短发夹RNA敲减成年小鼠黑质中的DRD2ꎬ结果发现该小鼠同样表现为运动显著增强ꎻDRD2拮抗剂氟哌啶醇可以显著增加对照组小鼠纹状体内多巴胺释放ꎬ但是这种效应在DRD2敲减小鼠中被明显抑制ꎮ上述结果提示ꎬ中脑多巴胺能神经元中的DRD2作为自身受体抑制多巴胺的释放和小鼠运动功能ꎮ四、DRD2自身受体介导的细胞功能1.DRD2自身受体调节中脑多巴胺释放:当多巴胺能神经元在刺激下释放多巴胺至突触间隙ꎬ可激活轴突上的DRD2自身受体ꎬ降低随后的多巴胺胞吐释放的概率ꎬ这一过程一般仅需几百毫秒到几秒[5]ꎮ轴突上的DRD2自身受体对多巴胺胞吞释放的抑制作用具有重要的生理意义ꎬ可限制动作电位持续爆发诱发的多巴胺过度释放ꎮ多巴胺的胞吐释放和胞内钙离子浓度增加密切相关ꎮ研究表明ꎬDRD2激动剂喹吡罗可明显抑制神经元的钙离子电流ꎬDRD2的激活可以有效的抑制P/Q以及N型钙离子通道ꎬ降低突触前钙离子浓度ꎬ从而抑制突触前囊泡的释放[5]ꎮ此外ꎬDRD2还可以不通过钙离子通道ꎬ而是钾离子通道调节突触前囊泡释放ꎮFulton等[7]利用免疫荧光染色观察到电压门控性钾离子通道Kv1亚基Kv1.2㊁1.3和1.6分布于多巴胺能神经元轴突ꎬKv1广谱抑制剂4-AP可以减轻喹吡罗对多巴胺能神经元释放多巴胺的抑制作用ꎬ提示Kv1参与介导了DRD2的自身受体功能ꎮ进一步研究发现Kv1.2亚基拮抗剂MTX几乎可以完全拮抗喹吡罗对多巴胺释放的抑制作用ꎬ提示Kv1.2亚基参与了DRD2对多巴胺释放的抑制ꎮ在基础条件下ꎬKv1.2基因敲除小鼠纹状体中多巴胺释放量明显高于野生型小鼠ꎬ且Kv1.2基因敲除小鼠对喹吡罗不敏感ꎬ进一步证实了Kv1.2亚基参与了DRD2自身受体功能[7]ꎮKv1.2的激活可导致大量钾离子进入多巴胺能神经元中ꎬ使得神经元静息电位降低ꎬ神经元发生超极化ꎬ从而抑制多巴胺的释放ꎮ多巴胺释放至突触间隙后ꎬ胞外的多巴胺清除主要是通过多巴胺转运体(dopaminetransporterꎬDAT)ꎬ这也是避免胞外过量DA产生持续性神经兴奋毒性重要机制ꎮ研究发现ꎬDRD2自身受体可以调节DAT的活性ꎮBudygin等[6]研究发现利用腺相关病毒包装的短发夹RNA敲减成年小鼠黑质中DRD2可导致DAT活性降低ꎮBenoit-Marand等[8]检测了前脑内侧束中多巴胺的半衰期ꎬ多巴胺的半衰期可反映DAT对多巴胺的再摄取活性ꎬ结果发现DRD2拮抗剂氟哌啶醇和依替必利可延长野生型小鼠多次电刺激诱发释放的多巴胺的半衰期ꎬ但是却对DRD2基因敲除小鼠无明显影响ꎮ此外ꎬ还有研究发现激活D2S提高了细胞膜上DAT含量[5]ꎮ但值得注意的是ꎬDRD2拮抗剂氟哌啶醇和依替必利并未能改变DAT对单次电刺激诱发释放的多巴胺的再摄取ꎬ这一结果表明DRD2介导的DAT活性增强可能只在DRD2被过度持续激活时才会发生ꎮDRD2自身受体还可以调节多巴胺的合成ꎮ多个研究显示ꎬDRD2激活可降低多巴胺合成限速酶酪氨酸羟化酶(tyrosinehydroxylaseꎬTH)Ser40磷酸化水平ꎬDRD2对THSer40磷酸化水平的调节是通过抑制环腺苷酸(cyclicadenosinemonophosphateꎬcAMP)/蛋白激酶A(proteinkinaseAꎬPKA)通路[5]ꎮTHSer40磷酸化水平和TH的活性呈正相关ꎮDRD2拮抗剂氟哌啶醇和阿立哌唑增加而DRD2激动剂喹吡罗降低小鼠纹状体内的多巴胺合成[5]ꎮ多巴胺合成降低可能会导致突触前囊泡中多巴胺含量降低ꎬ进而抑制多巴胺的释放ꎮ在刺激或静息状态下均有多巴胺在胞体和树突中释放ꎮ胞体和树突释放的多巴胺可激活DRD2自身受体ꎬ促使Gβγ和Gα解离释放入胞质ꎬGβγ可与G蛋白门控内向整流钾离子通道(Gproteingatedin ̄wardlyrectifyingKchannelsꎬGIRK)胞质结构域结合从而激活GIRKꎮ在黑质和中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元中均有有GIRK表达ꎮGIRK激活会导致大量钾离子内流ꎬ多巴胺能神经元膜电位发生强烈超极化ꎬ多巴胺能神经元停止放电ꎬ从而抑制多巴胺释放[9]ꎮ2.DRD2自身受体调节多巴胺能神经元的发育和存活:研究发现胚胎发育期DRD2基因敲除小鼠中脑多巴胺能神经元数目与野生型小鼠相比明显降低ꎬ而喹吡罗处理可以提高野生型小鼠中脑多巴胺能神经元数量ꎬ促进神经突起生长ꎬ提示多巴胺能神经元71中DRD2自身受体可能促进了多巴胺神经元的发育ꎮWiemerslage等[10]研究发现ꎬDRD2激动剂喹吡罗可减轻MPP+所诱导的果蝇多巴胺能神经元损伤ꎻ而当在多巴胺能神经元中DRD2被敲减ꎬ喹吡罗则不能减轻MPP+诱导的损伤ꎮBellucci等[11]发现糖剥夺处理导致SY5Y细胞中α-突触核蛋白发生纤维状聚集ꎬ并伴随有细胞死亡ꎬ而喹吡罗则可以明显抑制糖剥夺诱导的细胞死亡ꎮ上述研究提示多巴胺能神经元中的DRD2自身受体还可能介导了神经保护作用ꎮ多巴胺能神经元中的DRD2自身受体是通过何种机制促进多巴胺能神经元的发育和存活?研究发现ꎬDRD2可通过激活ERK通路提高核相关受体因子(nuclearreceptorrelatedfactor1ꎬNurr1)的活性ꎬNurr1在多巴胺能神经元的发育和存活中起到重要作用[12]ꎮ因此ꎬ中脑多巴胺能神经元中的DRD2可能通过激活Nurr1促进神经元的发育和存活ꎮ此外ꎬTozzi等[13]发现喹吡罗可减轻鱼藤酮诱导的氧化应激损伤ꎬ包括钙离子积累㊁线粒体片段化㊁ATP合成降低ꎻPKA的抑制剂H89也可以抑制上述损伤ꎮ据此可以推测ꎬDRD2可能通过抑制PKA的活性以抑制氧化应激损伤ꎬ保护多巴胺能神经元ꎮ五㊁D2L和D2S均可作为自身受体为了确定D2L和D2S可否在中脑多巴胺能神经元中作为自身受体发挥功能ꎬRadl等[14]同时建立了D2S基因敲除小鼠和D2L基因敲除小鼠ꎬ并观察到喹吡罗可以有效抑制野生型和D2L基因敲除小鼠的运动能力ꎬ但是对D2S基因敲除小鼠的运动无明显影响ꎻ氟哌啶醇可以诱导野生型和D2S基因敲除小鼠出现僵直行为ꎬ但是却对D2L基因敲除小鼠无效ꎮ根据以上证据ꎬ研究者认为D2L主要分布于多巴胺作用的靶神经元ꎬ介导突触后功能ꎻ而D2S主要分布于中脑多巴胺能神经元ꎬ作为自身受体调节多巴胺释放ꎮ但是也有证据表明ꎬD2L也表达于多巴胺能神经元并发挥自身受体功能ꎮJang等[15]利用RT-PCR检测发现小鼠黑质中同时有D2L和D2S表达ꎬ且D2L的mRNA水平明显高于D2Lꎮ喹吡罗可以明显抑制表达D2L或D2S的中脑神经元放电ꎬ且这种抑制作用在D2L和D2S阳性神经元中无明显差异ꎮNeve等[16]利用腺相关病毒在DRD2基因敲除小鼠黑质中表达D2L或D2Sꎬ结果发现D2L或D2S均可使DRD2基因敲除多巴胺能神经元的自身受体功能回复ꎮ因此可以推测ꎬD2L和D2S均表达于中脑多巴胺能神经元中发挥自身受体功能ꎮD2L比D2S在第3胞内环处多29个氨基酸序列ꎬ鉴于第3胞内环包含多个翻译后修饰位点ꎬ因此D2S和D2L可能具有不同的特性ꎮTabor等[17]利用全内角反射荧光显微镜在CHO细胞中观察到在激动剂刺激下ꎬD2S发生内化的程度要明显高于D2LꎮGantz等则发现胞内钙离子可促使D2S发生去敏感化ꎬ但对D2L却无明显影响ꎬ即胞内钙离子的增加可导致D2S的自身受体功能被抑制ꎬ而D2L却依然可以发挥自身受体功能ꎮ此外ꎬ第3胞内环对于胞内信号转导起着重要作用ꎬ因此D2S和D2L介导不同的胞内信号通路ꎮDRD2通常和Gαi偶联抑制cAMP/PKA信号通路ꎮTHSer40㊁多巴胺和cAMP调节的磷蛋白(dopamineandadenosine3ᶄ5ᶄ-monophosphate-regulatedphos ̄pho-proteinꎬMr32kDaꎬDARPP-32)Thr34都是PKA磷酸化作用靶点ꎮ在D2L基因敲除小鼠中ꎬ喹吡罗仍可降低小鼠多巴胺能神经元内THSer40磷酸化水平ꎬ但是DARPP-32Thr34磷酸化水平无改变ꎬ提示D2L介导了DARPP-32Thr34的磷酸化ꎬ而D2S介导了THSer40的磷酸化ꎮDRD2的激活还可促进AKT和其负性调节蛋白蛋白磷酸酶2A形成复合体ꎬ使其失活ꎮ激活D2L可抑制AKT活性ꎬ而激活D2S则不会影响AKT活性[5]ꎮ上述D2L和D2S的差异可能对DRD2自身受体功能的发挥有重要意义ꎬ但是目前人们还未能阐明其生理意义以及导致这些差异的机制ꎮ六㊁DRD2自身受体功能的调节机制1.GRK2对DRD2自身受体功能的调节:DR的内化过程受到G蛋白偶联受体激酶(Gprotein-cou ̄pledreceptorkinaseꎬGRK)调节ꎬ当DR被激活后ꎬ会被GRK磷酸化ꎬ增加DR和Arrestin的结合能力ꎬ促使DR发生内化ꎮDaigle等[18]建立了DRD2阳性神经元GRK2特异性基因敲除小鼠ꎬ并观察发现该小鼠纹状体中多巴胺释放量显著低于野生型小鼠ꎬ并且DRD2自身受体活性明显降低ꎬ提示GRK2可以调节中脑多巴胺能神经元中的DRD2活性ꎮ2.其他膜受体对DRD2自身受体功能的调节:大麻素受体(cannabinoidreceptor1ꎬCB1)受体和DRD2共定位与多巴胺能神经元的轴突末端㊁轴突㊁树突以及胞体中ꎮCB1受体是一个7跨膜的G蛋白偶联受体ꎬ在中枢神经系统广泛表达ꎬ位于突触前膜的CB181可以调节神经递质的释放ꎮOᶄNeill等[19]发现CB1受体激动剂WIN55212-2可以降低喹吡罗对多巴胺释放的抑制作用ꎬ提示激活CB1受体可以拮抗DRD2的自身受体功能ꎮ在纹状体神经元和HEK293细胞中ꎬ激活CB1受体降低了多巴胺和DRD2的结合能力ꎬ但是这一机制是否同样适用于多巴胺能神经元中的DRD2自身受体目前仍缺乏证据ꎬ需要进行验证ꎮEscobar等[20]利用免疫荧光染色观察在伏隔核中到κ阿片受体㊁DRD2和突触前标志物Syntaxin1共定位ꎬ且κ阿片受体和DRD2双阳性的突触小体也表现为TH阳性ꎬ表明κ阿片受体和DRD2共定位于多巴胺能神经元的突触前ꎮ而κ阿片受体激动剂U69593可加速喹吡罗对多巴胺释放的抑制作用ꎬ表明κ阿片受体激活可促进DRD2自身受体功能ꎮ此外ꎬ还有研究检测到痕量胺相关受体1(traceamine-associatedreceptor1ꎬTAAR1)的激活可以抑制多巴胺的释放ꎮTAAR1分布于大脑边缘系统ꎬ如杏仁核㊁背缝神经核㊁中脑腹侧被盖区中ꎮLeo等[21]观察到TAAR1基因敲除小鼠伏隔核中多巴胺释放量明显高于野生型小鼠ꎬ而TAAR1激动剂RO5166017可导致野生型小鼠伏隔核中多巴胺释放降低ꎮ进一步研究发现ꎬ在野生型小鼠中RO5166017可以增强喹吡罗对多巴胺释放的抑制作用ꎬ提示TAAR1的激活也可以作用于DRD2ꎬ提高其自身受体功能[21]ꎮ七㊁DRD2自身受体异常与神经精神疾病DRD2自身受体表达异常与成瘾相关ꎮMilella等[22]利用正电子发射型计算机断层显像(positrone ̄missioncomputedtomographyꎬPET)检测发现在可卡因滥用者中脑内DRD2水平越低ꎬ其对可卡因渴求程度越高ꎮTournier等[23]研究发现黑质和中脑腹侧被盖区内天生DRD2表达降低的大鼠可能更易滥用药物ꎮDRD2自身受体表达异常还可能参与了帕金森病的发生ꎮDragicevic等[24]检测发现在帕金森病患者中黑质未变性死亡的多巴胺能神经元内DRD2mRNA水平明显则增加ꎬ目前这一改变在帕金森病发病中的意义仍不明确ꎮ但已有临床证据显示DRD2激动剂罗平尼罗可能会延缓帕金森病病程的进展ꎬ提示黑质中未变性死亡的多巴胺能神经元内DRD2表达升高可能一种代偿性的保护机制ꎮ八㊁展㊀㊀望多巴胺能神经元上的DRD2自身受体调节多巴胺的释放ꎬ还参与多巴胺能神经元的发育和存活ꎮ因此ꎬ目前研究者正致力于开发以DRD2自身受体作为靶点的药物ꎬ用于治疗帕金森病或干预药物成瘾ꎮDRD2的两种亚型D2L和D2S均可发挥自身受体功能ꎬ但由于D2L和D2S的自身特性和所介导的胞内信号通路存在差异ꎬ其所介导的功能也可能有所不同ꎬ而今后对于这些差异的研究将会促使人们细化DRD2自身受体的功能ꎬ为进一步药物的开发提供实验和理论依据ꎮ此外ꎬDRD2自身受体活性还受多个其他膜受体的调节ꎬ也就意味着DRD2自身受体的活性还可能与其他递质系统相关ꎬ揭示大脑中多种递质系统存在交互调节机制ꎮ而在未来对这些调节机制的研究将有助于进一步阐明神经系统中多巴胺受体的生理功能和病理意义ꎬ并可为药物靶点的开发提供新思路ꎮ参考文献1㊀BeaulieuJMꎬEspinozaSꎬGainetdinovRR.Dopaminereceptors-IUPHARReview13[J].BrJPharmacolꎬ2015ꎬ172(1):1-232㊀AnzaloneAꎬLizardi-OrtizJEꎬRamosMꎬetal.Dualcontrolofdo ̄paminesynthesisandreleasebypresynapticandpostsynapticdopa ̄mineD2receptors[J].JNeurosciꎬ2012ꎬ32(26):9023-90343㊀SharmaMꎬCelverJꎬOcteauJCꎬetal.Plasmamembranecompart 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绞股蓝乙醇提取物具有治疗帕金森病的潜力绞股蓝含有多种绞股蓝总皂苷、黄酮类和多糖,其乙醇提取物(GP-EX)对1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶和6-羟基多巴胺诱导的多巴胺能神经元的死亡具有抑制作用。
为进一步研究绞股蓝乙醇提取物对帕金森病神经保护的机制,韩国忠北大学药学院的Hyun Jin Park 在实验中,以早期帕金森病模型A53Tα-突触核蛋白转基因帕金森病小鼠模型为干预对象,试图了解绞股蓝乙醇提取物对帕金森病中脑多巴胺能神经元细胞死亡的抑制作用。
实验按50mg/kg/d剂量将绞股蓝乙醇提取物灌胃干预A53T小鼠20周。
结果绞股蓝乙醇提取物可抑制帕金森病模型小鼠中脑α-突触核蛋白免疫阳性细胞和α-突触核蛋白磷酸化表达的增加。
用绞股蓝乙醇提取物处理还可调节α-突触核蛋白过表达引起的细胞外信号调节激酶(ERK1/2),Bcl-2相关死亡启动子(Ser112位点)(BadSer112)和c-Jun N末端激酶(JNK1/2)的磷酸化表达降低。
同时, 绞股蓝乙醇提取物还可改善模型小鼠学习记忆功能。
总之,绞股蓝乙醇提取物通过调节ERK1/2-BadSer112-JNK1/2信号抑制帕金森病中脑多巴胺能神经细胞死亡。
该研究进一步揭示了绞股蓝乙醇提取物对帕金森病的神经保护作用机制。
上述研究结果发表于《中国神经再生研究(英文版)》杂志2020年第2期。
文章摘要:绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)含有各种生物活性绞股蓝总皂苷。
绞股蓝乙醇提取物对1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶和6-羟基多巴胺诱导的多巴胺能神经元的死亡具有抑制作用。
为了解绞股蓝乙醇提取物(包括绞股蓝总皂苷)对A53Tα-突触核蛋白转基因帕金森病小鼠模型中脑多巴胺能神经元细胞死亡的抑制作用,实验按50mg/kg/d剂量将绞股蓝乙醇提取物和绞股蓝皂苷灌胃干预A53T小鼠20周。
与野生型小鼠比较,A53T小鼠中脑a-突触核蛋白免疫阳性细胞和a-突触核蛋白磷酸化表达增加,绞股蓝乙醇提取物干预可抑制这种变化。
敲除α-突触核蛋白保护多巴胺能神经元
甲基苯丙胺诱导的帕金森病模型中多巴胺能神经元死亡的主要因素是α-突触核蛋白过表达。
中国南方医科大学王慧君博士所在团队发现,立体定位注射α-syn-shRNA慢病毒抑制右侧纹状体α-synmRNA和蛋白的表达后,帕金森病模型大鼠抑郁表现减弱,且纹状体中多巴胺水平和酪氨酸羟化酶及超氧化物歧化酶活性显着增加,而活性氧生成量、一氧化氮合酶活性、一氧化氮含量和丙二醛含量下降,同时纹状体中凋亡细胞的数量明显降低。
作者认为,α-突触核蛋白具有通过抑制氧化应激和改善多巴胺能系统功能扭转甲基苯丙胺诱导的神经毒性的能力。
相关文献发表于《中国神经再生研究(英文版)》杂志2014年5月第9期。
TUNEL染色结果显示,以立体定向注射α-syn-shRNA慢病毒敲除右侧纹状体中α-syn后,腹腔注射甲基苯丙胺建立帕金森病模型大鼠纹状体中凋亡细胞的数量显着降低
Article:"Protectiveeffectofalpha-synucleinknockdownonmethamphetamine-inducedneurotoxicityindopamin ergicneurons,"byYunchunTai1,LingChen1,EnpingHuang1,ChaoLiu1,2,XingyiYang1,PingmingQiu1,HuijunWang1(1DepartmentofF orensicMedicine,SchoolofBasicMedicalSciences,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou,GuangdongProvince,China;2GuangzhouFore
nsicScienceInstitute,Guangzhou,GuangdongProvince,China)
TaiYC,ChenL,HuangEP,LiuC,YangXY,QiuPM,WangHJ.Protectiveeffectofalpha-synucleinknockdownonmethamphetamine-inducedneurotoxicityindopaminergicn eurons.NeuralRegenRes.2014;9(9):951-958.
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Protectiveeffectofα-synucleinknockdownondopaminergicneurons
Theover-expressionofα-synucleinisamajorfactorinthedeathofdopaminergicneuronsinamethamphetamine-indu cedmodelofParkinson’sdisease(PD).Dr.HuijunWang,SchoolofBasicMedicalSciences,SouthernMedicalUniver sity,Chinaandhisteaminjectedα-synuclein-shRNAlentivirusstereotaxicallyintotherightstriatumofexperimentalr atstoinhibitα-synucleinmRNAandproteinexpression.Resultsshowedthatafterα-synucleinknockdown,thedepres sionmanifestationsofPDratswerereduced,striataldopamineandtyrosinehydroxylaselevelsaswellassuperoxidedi smutaseactivityweresignificantlyincreased,butthelevelsofreactiveoxygenspecies,malondialdehyde,nitricoxide synthaseandnitrogenmonoxideweredecreased,andsimultaneously,thenumberofapoptoticcellsinthestriatumwas
significantlydecreased.Theauthorsconsideredα-synucleinhasthecapacitytoreversemethamphetamine-induceda poptosisofdopaminergicneuronsintheratstriatumbyinhibitingoxidativestressandimprovingdopaminergicsyste mfunction.RelatedresultswerepublishedinNeuralRegenerationResearch(Vol.9,No.9,2014).
Afterα-synu cleinknockdownbystereotaxicinjectionofα-synucleinintotherightstriatum,thenumberofapoptoticcellsinthestriatum ofratmodelsofmtamfetamine-inducedAlzheimer’sdisease wassignificantlyreduced,asshownbyTUNELstaining. Article:"Protectiveeffectofalpha-synucleinknockdownonmethamphetamine-inducedneurotoxicityindopamin ergicneurons,"byYunchunTai1,LingChen1,EnpingHuang1,ChaoLiu1,2,XingyiYang1,PingmingQiu1,HuijunWang1(1DepartmentofF orensicMedicine,SchoolofBasicMedicalSciences,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou,GuangdongProvince,China;2GuangzhouFore nsicScienceInstitute,Guangzhou,GuangdongProvince,China)
TaiYC,ChenL,HuangEP,LiuC,YangXY,QiuPM,WangHJ.Protectiveeffectofalpha-synucleinknockdownonmethamphetamine-inducedneurotoxicityindopaminergicn eurons.NeuralRegenRes.2014;9(9):951-958.。