首都医科大学宣武医院神经生物学研究室神经化学课题组

<正>首都医科大学宣武医院神经生物学研究室神经化学课题组在于顺教授的带领下近十余年来一直致力于研究一种与帕金森病的发病和病理过程密切相关的蛋白质——α-突触核蛋白的生理功能、异常聚集的机制以及抑制其聚集的干预策略。此外,该课题组还致力于开发基于血液α-突触核蛋白改变的帕金森病风险预测、诊     

帕金森病重要的发病机制:α-突触核蛋白异常聚集

帕金森病（PD）是一种常见于中老年人的慢性进展的神经系统变性疾病，其病因及发病机制尚不完全清楚，目前认为是遗传因素与环境因素共同作用的结果。研究表明α-突触核蛋白异常聚集与PD的发病密切相关。目前已知某些基因变异导致PD发生，其中α-突触核蛋白基因突变（如A53T、A30P或基因染色体座位的3倍扩增）及2个与α-突触核蛋白降解机制——泛素蛋白酶体系统有关的基因（泛素C末端水解酶、Parkin）突变可引起α-突触核蛋白在细胞内异常蓄积聚合，已经被确定为家族性PD的主要原因。     

帕金森病的发病机制与早期诊断

帕金森病是常见的与衰老有关的神经系统变性疾病,临床上以静止性振震颤、运动迟缓、僵直、姿势不稳定为主要症状,其主要病理变化为黑质多巴胺能神经元的大量丢失,在尚存活的神经元中存在嗜酸性细胞内包涵体——Lewy body。此外,帕金森病还表现为氧化应激增强、线粒体功能缺陷和小胶质细胞增生等变化。目前认为,一种被称为d一突触核蛋白的蛋白质在帕金森病的发病中起重要作用。该蛋白的突变或多倍体变异可以导致家族性早发性帕金森病,在散发性帕金森病,纤维化的α-突触核蛋白是Lewy body的主要成分。     

新生乳鼠侧脑室注射rAAV2/9递送SNCA构建全脑转基因鼠

目的快速高效地构建一种人源SNCA(h SNCA)的全脑转基因鼠,并初步探究α-突触核蛋白过表达对小鼠中枢神经系统的影响。方法对新生乳鼠进行双侧侧脑室(intracerebroventricular,ICV)注射携带人源SNCA-EGFP或EGFP的重组腺相关病毒2/9(recombinant adeno-associated virus2/9,rAAV2/9)(1.5×10~(13) genomecopies(GC)/mL),在2周和3个月龄用免疫荧光及Western blot检测α-突触核蛋白的表达模式及亚细胞定位,并用免疫荧光及免疫组化探究星形胶质细胞、小胶质细胞及病理性α-突触核蛋白的变化。结果用rA AV2/9侧脑室注射的方式成功构建了hSNCA全脑转基因鼠,α-突触核蛋白在整个脑中广泛表达,且趋向于在嗅球、皮层、海马、间脑及中脑中高表达。进一步研究发现,在嗅球、皮层、海马的CA2/3区及小脑的浦肯野细胞中观测到α-突触核蛋白在神经元胞核中表达的现象,α-突触核蛋白过表达引起了胶质增生。此外,在嗅球及大脑皮层检测到α-突触核蛋白Ser129磷酸化(pS129)及聚集。结论快速成功地构建了一种hSNCA全脑转基因小鼠模型,其α-突触核蛋白持久地高表达,并出现胶质增生和病理性α-突触核蛋白表达的现象,为研究α-突触核蛋白的生理功能及其在帕金森病(Parkinson’s disease,PD)中的作用奠定一定的基础。     

苯并[a]芘对脑内多巴胺能神经元和α-突触核蛋白的影响及其机制

目的 分析苯并[a]芘[benzo(a)pyrene,BaP]暴露对帕金森病病理特征多巴胺能神经元和α-突触核蛋白表达的影响,并探讨可能的机制。方法 8月龄人源SNCA转基因小鼠随机分为BaP染毒组和对照组,分别腹腔注射1.0 mg/kg体质量的BaP和玉米油溶剂,连续注射60 d。通过转轮实验观察小鼠运动功能障碍状况,通过免疫组织化学与免疫蛋白印迹实验观察BaP对多巴胺能神经元和α-突触核蛋白的影响,采用实时荧光定量PCR法检测相关mRNA的表达。研究中涉及的基因主要与神经递质转运蛋白、神经递质受体、细胞自噬和α-突触核蛋白聚集与降解相关。结果 BaP染毒后,转轮实验中小鼠运动时间显著降低(P<0.05),小鼠黑质多巴胺能神经元明显减少,为对照组的62%(P<0.05),中脑α-突触核蛋白表达增多,为对照组的1.36倍(P<0.05)。BaP染毒后,小鼠中脑14种mRNA表达显著下调(P均<0.05),主要涉及α-突触核蛋白降解与细胞自噬、神经元转运体、神经递质受体等功能;而Synphilin-1表达显著上调(P<0.01),与α-突触核蛋白合成有关。结论 BaP暴露抑制神经递质受体、多巴胺转运体蛋白功能和细胞自噬作用,阻碍α-突触核蛋白降解,从而诱导黑质多巴胺能神经元变性死亡和α-syn聚集体形成,增加帕金森病发病风险。     

苯并[a]芘对脑内多巴胺能神经元和α-突触核蛋白的影响及其机制

目的 分析苯并[a]芘[benzo(a)pyrene,BaP]暴露对帕金森病病理特征多巴胺能神经元和α-突触核蛋白表达的影响,并探讨可能的机制。方法 8月龄人源SNCA转基因小鼠随机分为BaP染毒组和对照组,分别腹腔注射1.0 mg/kg体质量的BaP和玉米油溶剂,连续注射60 d。通过转轮实验观察小鼠运动功能障碍状况,通过免疫组织化学与免疫蛋白印迹实验观察BaP对多巴胺能神经元和α-突触核蛋白的影响,采用实时荧光定量PCR法检测相关mRNA的表达。研究中涉及的基因主要与神经递质转运蛋白、神经递质受体、细胞自噬和α-突触核蛋白聚集与降解相关。结果 BaP染毒后,转轮实验中小鼠运动时间显著降低(P<0.05),小鼠黑质多巴胺能神经元明显减少,为对照组的62%(P<0.05),中脑α-突触核蛋白表达增多,为对照组的1.36倍(P<0.05)。BaP染毒后,小鼠中脑14种mRNA表达显著下调(P均<0.05),主要涉及α-突触核蛋白降解与细胞自噬、神经元转运体、神经递质受体等功能;而Synphilin-1表达显著上调(P<0.01),与α-突触核蛋白合成有关。结论 BaP暴露抑制神经递质受体、多巴胺转运体蛋白功能和细胞自噬作用,阻碍α-突触核蛋白降解,从而诱导黑质多巴胺能神经元变性死亡和α-syn聚集体形成,增加帕金森病发病风险。     

α - 突触核蛋白与帕金森病

帕金森病（Parkinson’s disease,PD）又称特发性帕金森病,也称为震颤麻痹（paralysis agitans,shaking palsy）,是一种多发于老年人的神经系统退行性疾病,也是中老年人最常见的锥体外系疾病。65 岁以上人群患病率为1%,随年龄增高,男性稍多于女性。帕金森病的病因尚未明确,其发病机制包括线粒体功能障碍、氧化应激、快速兴奋性递质谷氨酸的毒性作用等。其典型病例特征为黑质多巴胺能神经元变性缺失和神经元包浆内嗜酸性包涵体路易小体的形成,而α- 突触核蛋白淀粉样纤维聚集体是PD患者大脑中路易小体的主要成分。尽管目前对于α-突触核蛋白与帕金森的关系尚未完全清楚,但研究表明α-突触核蛋白的聚集与路易小体的形成及多巴胺能神经元的死亡有着密切关系。近年来,越来越多的研究揭示了α-突触核蛋白在帕金森病发病机制中的作用。①α-突触核蛋白在正常生理状态下并没有细胞毒性,但基因或者环境的改变极易引起α-突触核蛋白发生错误折叠,同时其二级结构可因环境的改变而出现动态变化,蛋白质出现寡聚体,纤维性蛋白逐渐增多,可溶性改变,继而导致路易小体出现,最终导致多巴胺能神经元受损;②α-突触核蛋白寡聚体的聚集可以影响突触小泡的循环和小泡膜的通透性,从而影响突触囊泡的完整性和胞内多巴胺水平,最终导致多巴胺能神经元的死亡;③α-突触核蛋白的过表达可诱导线粒体功能失常,降低蛋白酶体的活性,从而增加了线粒体对凋亡刺激的敏感性,引起ATP生成减少和活性氧的生成增加,活性氧能引起多巴胺能神经元的死亡,也能对α-突触核蛋白进行硝化修饰,亚硝酸化的α-突触核蛋白既能促进寡聚体的形成又能稳定已经形成的寡聚体,导致多巴胺能神经元损伤的恶性循环;④α-突触核蛋白的聚集形式能够与多种蛋白质相互作用,其中包括选择性的与蛋白酶体相互结合并降低其降解活性,导致异常蛋白的数量易超过泛素-蛋白酶体系统的降解能力而产生聚集,继而促进路易小体的形成,最终可导致PD的发生。α-突触核蛋白与帕金森病的发生有着紧密联系,降低α-突触核蛋白的聚集有利于帕金森病症状的缓解及减缓其进程。本文将综述α-突触核蛋白与PD的关系及其在PD发病中的作用。     

多巴胺对鱼藤酮诱导α-突触核蛋白聚集的促进作用

目的:探讨多巴胺能细胞内多巴胺在鱼藤酮诱导α-突触核蛋白聚集过程中的作用。方法:采用鱼藤酮(1μmol/L)处理PC12细胞,流式细胞术检测双氢罗丹明123荧光强度;Western印迹法检测胞质内α-突触核蛋白表达;免疫荧光法观察α-突触核蛋白聚集体。并采用多巴胺耗竭剂——利血平预处理3h,观察上述指标。结果:鱼藤酮处理24h后,PC12细胞内过氧化物水平显著升高,而利血平(1μmol/L和5μmol/L)预处理后,细胞内过氧化物水平较鱼藤酮组显著下降(P<0.05)。鱼藤酮处理后,α-突触核蛋白表达水平显著升高,胞质内可见α-突触核蛋白免疫阳性的聚集体形成;采用利血平预处理后,α-突触核蛋白表达水平较鱼藤酮组显著下降(P<0.05),α-突触核蛋白聚集体面积减小。结论:在鱼藤酮作用过程中,多巴胺可促进α-突触核蛋白表达上调及其聚集体的形成。     

早发型帕金森病患者红细胞α-突触核蛋白水平及临床意义研究

目的 探讨早发型帕金森病患者外周红细胞α-突触核蛋白水平是否存在特异性改变。方法 纳入47例早发型帕金森病患者，52例健康受试者。采集受试者外周静脉血标本并分离红细胞，用电化学发光免疫法检测红细胞中α-突触核蛋白水平。对其中25例早发型帕金森病患者进行随访，2年后再次采集静脉血标本和临床评估。结果 早发型帕金森病患者红细胞总体和聚集体形式的α-突触核蛋白水平均显著高于健康对照组[总体1.28(0.94, 2.13)vs 0.57(0.41, 0.70),P<0.001;聚集体202.18(152.16, 244.22)vs 128.40(107.61, 157.02),P<0.001]。2年随访后帕金森病患者运动功能和认知功能较基线无显著进展，而红细胞聚集体形式的α-突触核蛋白水平较基线时特异性升高[211.66(159.71, 263.73)vs 170.12(139.31, 233.42),P=0.046]。结论 外周红细胞α-突触核蛋白检测对于早发型帕金森病同样具有较好诊断价值，进一步证实上述指标是诊断帕金森病潜在的生物标志物。     

携带人alpha-突触核蛋白真核重组质粒构建及其SK-N-SH细胞表达

目的构建携带人alpha-突触核蛋白真核重组质粒,检测其在人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞中的表达及对细胞存活率的影响。方法 PCR扩增alpha-突触核蛋白基因,产物纯化后与pcDNA3.1(+)载体进行连接反应,构建pcDNA3.1(+)/alpha-突触核蛋白真核重组质粒。Lipofectamine法转染人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞,RT-PCR方法检测SK-N-SH细胞中alpha-突触核蛋白mRNA的表达,四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测其对细胞存活率的影响。结果酶切鉴定及基因测序证明人alpha-突触核蛋白基因已被完整、正确地插入到pcDNA3.1(+)载体中。RT-PCR结果显示该表达载体转染SK-N-SH细胞后,细胞内alpha-突触核蛋白mRNA的表达水平明显增高,MTT方法检测结果显示该表达载体转染并未引起细胞存活率的改变。结论 alpha-突触核蛋白真核重组质粒构建成功,并可在SK-N-SH细胞内表达,且对细胞的存活率不产生任何影响,从而为进一步研究alpha-突触核蛋白在帕金森病发病机制中的作用奠定了基础。     

α-突触核蛋白与帕金森病伴发快速眼动期睡眠行为障碍相关性研究

目的:探讨α-突触核蛋白与帕金森病患者伴发快速眼动期睡眠行为障碍(RBD)的相关性.方法:根据REM睡眠行为异常问卷评分结果将70例帕金森患者分为帕金森病患者伴发RBD组(PD+RBD组,n=26)、帕金森病患者不伴RBD组(PD-RBD组,n=44).测定两组受试者血浆及唾液中α-突触核蛋白含量并进行比较;采用Epw...     

重组大鼠α突触核蛋白的制备与鉴定

目的克隆编码大鼠α-突触核蛋白的cDNA,探讨α-突触核蛋白基因在原核细胞中的表达过程并制备基因重组型α-突触核蛋白。方法设计合成含适当酶切位点的DNA片段作为引物,采用RT-PCR法从Wistar大鼠脑总RNA中扩增编码α-突触核蛋白的cDNA并亚克隆至原核表达质粒pGEX-4T-1,重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),使其表达以谷胱甘肽S转移酶(glutathione-S-transferase,GST)为标签的融合蛋白质。用凝血酶定点分解融合蛋白,再用谷胱甘肽-琼脂糖4B和Superdex S200纯化基因重组型α-突触核蛋白。结果核酸序列测定表明克隆的cDNA含420 bp编码140个氨基酸,重组质粒pGEX-raSYN在原核细胞中表达为可溶性组分并受IPTG诱导,纯化的目的蛋白质在SDS-PAGE上表现为单一条带,推测其相对分子质量约为18 000。每升细菌培养液可纯化目的蛋白质3 mg。Western blot分析结果表明纯化的目的蛋白质可以被抗α-突触核蛋白识别。结论大鼠α-突触核蛋白基因在原核细胞高效表达,可制备高纯度基因重组型大鼠α-突触核蛋白。     

α-synuclein表达与相关神经系统疾病的关系

Synuclein 最初是作为一种突触前蛋白于1988年由Maroteaux 等从太平洋电鲟鱼的带电器官中分离得到的,由于它同时分布于神经元的突触前终末和细胞核,因此被称为共核蛋白;免疫组织化学结果显示其分布于突触和核膜,故又命名为突触核蛋白.人类突触核蛋白存在3种结构类型,α、β和γ.α和β-突触核蛋白与神经系统变性疾病有关;γ-突触核蛋白与乳腺癌及信号传导通路的调控有关[1].1993 年Ueda等[2]在人类阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD) 淀粉样斑块中的非Aβ蛋白成分中分离到一种新的蛋白,命名为非Aβ蛋白成分,后来证实非Aβ蛋白的前体蛋白就是α-突触核蛋白(α-synuclein,α-syn).     

α突触核蛋白与神经系统疾病的关系研究进展

α突触核蛋白(α-Syn)是一种小分子酸性可溶性蛋白,是帕金森病(PD)发病的病理基础,在PD的发生中起重要作用。该文对α-Syn的结构、功能及其导致PD的发病机制等方面进行了综述,结合近年来对遗传性脊髓小脑型共济失调2型(SCA2)与α-Syn关系的研究来阐述带有PD症状的SCA2的发病是否与PD有共同的发病基础,是否也是α-Syn异常聚集所致,尚待进一步考证。     

Tau蛋白与α-突触核蛋白在常见神经系统退行性疾病中的致病机制

随着经济社会的不断发展,社会老龄化趋势日益加剧,与年龄相关的神经系统退行性疾病的发病也随之增加。而在这其中,阿尔茨海默症(AD)与帕金森病(PD)是最经典的两种神经系统退行性疾病,AD主要表现为进行性记忆功能减退和认知功能障碍;而PD主要表现为运动功能障碍,这两种疾病影响着全世界范围内约5000万的人口,而这其中大部分病例的分布特点表现为散发。研究表明AD及PD发病分别与Tau蛋白及α-突触核蛋白的关系密切,本文就Tau蛋白与α-突触核蛋白在这两种神经系统退行性疾病中的发病机制及两种蛋白的相关性加以综述。     

帕金森病与炎症相关的研究进展

帕金森病是一种进展性的中枢神经系统变性疾病,主要病理特征是黑质多巴胺能神经元变性死亡和脑干神经元内α突触核蛋白积聚形成路易体.其病因主要为遗传因素和环境因素.该病主要会引起静止性震颤、运动迟缓、肌肉僵直等一系列的运动症状.然而其发病机制并不明确,主要可能与线粒体功能障碍、氧化应激、蛋白质改变及炎症反应相关.小胶质细胞与...     

帕金森病的研究进展

帕金森病是一种中老年人神经系统退行性疾病,年龄是最主要的危险因素,已显示出遗传倾向性的一些易感基因包括α-突触核蛋白、DJ-1、Parkin等也是重要的发病因素。目前,临床治疗帕金森病最重要的方法是多巴胺的替代治疗,能显著减轻病人的运动障碍。近年来的研究发现胚胎干细胞移植及基因治疗都是在探索中极具前景的治疗方法。     

hα-syn蛋白核酸疫苗pVAX1-hαS1-140的构建及其表达

目的 构建含人α-突触核蛋白(human α-synuclein,hα-syn)编码基因的真核重组载体,并在COS-7细胞中表达,为帕金森病的核酸疫苗开发奠定基础.方法 通过PCR方法扩增hα-syn基因的CDS全长片段,舍酶切位点KpnⅠ、XbaⅠ和Kozak序列.扩增产物和真核表达载体pVAX1经双酶切、纯化、连接,转化感受态细胞E.coli TOP10,筛选含目的基因的重组载体pVAX1-hαS1-140,并在COS-7细胞中表达,用RT-PCR法和western blot法检测其表达产物.结果 经单、双酶切证实插入的基因片段大小一致,基因测序证实其序列和方向完全正确.用RT-PCR法和Westem blot法检测表明,重组质粒pVAx1-hαS1-140在COS-7细胞中能表迭目的蛋白,而且具有生物活性.结论 成功构建了核酸疫苗pVAX1-hαS1-140,并在COS-7细胞中表达,为帕金森病的核酸疫苗治疗研究奠定了良好的基础.     

肠脑轴与帕金森病发病机制研究进展

帕金森病（PD）是一种常见的神经系统退行性疾病,主要的病理改变是脑黑质致密部α突触核蛋白的异常聚集,近年来越来越多的研究认为在大脑之外（包括肠神经系统）也有α突触核蛋白异常聚集。微生物-肠-脑轴是将大脑和肠道功能整合的双向信息交流系统,肠道与大脑之间主要依靠神经通路、内分泌途径以及免疫途径进行信息交流。肠神经系统可能作为α突触核蛋白播散的渠道,通过迷走神经播散至中枢神经系统,因此有学者认为PD发病最初可能起源于肠道。本文就近年来针对肠脑轴在PD发病机制中作用的研究现状做一简要综述,将有助于进一步阐明PD的可能发病机制以及解释部分临床表现,并可能为PD的诊断和治疗提供新的方向。     

自噬与帕金森病及中药干预研究

自噬途径在帕金森病的发生、发展机制中发挥着重要作用,α-突触核蛋白、富亮氨酸重复激酶、泛素羧基末端水解酶、丝氨酸/苏氨酸激酶PTEN诱导激酶和E3泛素连接酶、以及雷帕霉素靶点等帕金森病相关基因与通路,均不同程度参与自噬调节。中药可通过诱导自噬,提高自噬水平,进而发挥防治帕金森病的作用。