甲基莲心碱在小鼠帕金森病相关炎症模型中的作用及机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengjikun
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目的:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是神经科常见的神经退行性疾病,在中老年人中发病率有逐年上升的趋势,临床主要表现为运动障碍和非运动症状。神经的炎症反应与帕金森病的神经退行性病理改变密切相关,小胶质细胞诱发炎症反应介导了多巴胺能神经元损伤,炎症反应的发病机制在帕金森疾病发展中占主导地位。小胶质细胞是介导炎症反应的免疫巨噬细胞,在中枢神经系统中发挥着重要的免疫调节作用,小胶质细胞被激活后在指定部位分泌促炎或抑炎因子,发挥着病理生理双重作用。过度激活的小胶质细胞大量释放细胞炎症因子,如IL-1β、IL-6和TNF-α。LPS触发TLR4介导的信号转导,通过不同的信号小体激活NF-κB和MAPK,最终诱导炎症蛋白和细胞因子的转录,这种炎症反应过程也在多种疾病中发挥损伤作用。小胶质细胞的功能障碍促使PD患者出现脑部相关功能障碍,在神经退行性疾病如PD、AD中,小胶质细胞过度激活是神经炎症反应的主要过程,同时也是PD发生病理改变及介导神经炎症的主要因素。临床上对PD的治疗仍面临较大的挑战,如能选择针对小胶质细胞的抗炎药物可能为治疗PD提供新的理论依据。为了在临床中能够更好的防治PD的神经炎症反应,本课题通过网络药理学方法,筛选出潜在的抑制神经系统炎症的中药小分子化合物,通过建立体外模型LPS诱导小鼠小胶质细胞系BV-2细胞的活化,对中药小分子化合物进行筛选,评估候选小分子化合物抑制炎症因子表达的情况,评估小分子化合物对细胞毒性的影响。通过筛选后发现甲基莲心碱有剂量依赖的抗炎作用,并进一步研究其抗炎的作用机制。因MPTP对C57BL/6J小鼠的DA神经元有明显的脑部损伤,同时可诱发神经炎症反应,MPTP诱导的小鼠模型作为炎症模型与其他的模型相比有较大的优势。通过腹腔注射MPTP构建小鼠亚急性PD模型,通过实验观察MPTP可成功诱导动物PD行为,导致DA神经元丢失,所以我们在体内MPTP诱导的PD疾病模型中,研究甲基莲心碱抑制PD小鼠模型的神经炎症的机制,能够为甲基莲心碱对于PD的临床防治提供一定的理论参考。研究方法:第一部分,利用网络药理学方法,通过TCMSP数据库(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology,https://tcmspw.com/)和ETCM数据库(The Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine,http://www.tcmip.cn/ETCM/index.php/Home/)预测有潜在抗帕金森病作用的并可以用于神经系统抑炎的中药小分子化合物;建立LPS诱导BV-2细胞活化的体外研究模型,利用此体外研究模型及荧光定量PCR(q PCR)进行多组重复的药物筛选实验,寻找能够抑制小胶质细胞活化及TNF-α、IL-6和i NOS等炎症因子分泌的小分子化合物;第二部分,应用流式细胞仪Annexin V/PI法测定PI+死亡细胞的百分比,应用CCK8法测定细胞活力进行细胞活性实验,评价甲基莲心碱对BV-2细胞的细胞毒性实验;应用ELISA(酶联免疫吸附实验)实验方法检测甲基莲心碱对脂多糖(LPS)诱导的BV-2细胞促炎细胞因子IL-6和TNF-α的释放。利用Western Blot实验检测了甲基莲心碱对脂多糖(LPS)诱导的BV-2细胞i NOS表达的影响;第三部分,应用Western Blot实验检测促炎因子从而探讨甲基莲心碱抑制BV-2激活的机制,并进行细胞核蛋白提取实验,检测了P65蛋白的入核情况,利用ELISA方法检测并对比甲基莲心碱与JSH23抑制IL-6产生的效应;第四部分,利用MPTP构建PD动物模型,评估C57BL/6小鼠行为学实验,观察筛选药物对PD疾病模型行为学症状的影响,并利用Western Blot实验检测小鼠中脑黑质组织中炎症因子的表达及相关炎症信号通路的活化情况。结果:1.通过网络药理学方法筛选出四种没有帕金森病相关报道的中药成分:Neferine甲基莲心碱,3,4-dimethoxybenzoic acid藜芦酸,Methoxsalen花椒毒素,Nuciferine荷叶碱;2.利用荧光定量PCR(q PCR)进行多组重复药物筛选实验,发现甲基莲心碱(Neferine)剂量依赖的抑制LPS诱导BV-2的TNF-α和IL-6的转录;荷叶碱(Nuciferine)不明显影响LPS诱导BV-2的TNF-α和IL-6的转录;花椒毒素(Methoxsalen)不明显影响LPS诱导BV-2的TNF-α和IL-6的转录;藜芦酸轻微促进LPS诱导BV-2的TNF-α和IL-6的转录;甲基莲心碱可以明显抑制LPS诱导的BV-2细胞的炎症反应;3.通过流式细胞仪(Annexin V/PI法测定PI+死亡细胞的百分比)、细胞活性实验(应用CCK8法测定细胞活力),发现有效抗炎浓度的甲基莲心碱没有细胞毒性效应;4.应用ELISA实验方法甲基莲心碱抑制LPS刺激BV-2细胞TNF-α和IL-6蛋白的分泌以及i NOS的产生,并发现甲基莲心碱与JSH23有类似的抑制IL-6产生的效应;5.DMSO和甲基莲心碱预处理BV-2细胞,然后分别用LPS处理细胞0小时,2小时,4小时,利用Western Blot实验方法检测细胞内NF-κB和MAPK信号的活化情况,提取了细胞核蛋白,检测了P65蛋白的入核情况,发现甲基莲心碱可以抑制P65的入核,与JSH23有类似的抑制IL-6产生的效应,甲基莲心碱可以通过抑制NF-κB信号的活化从而抑制LPS诱导BV-2细胞炎症因子的产生;6.通过检测小鼠模型行为学实验及中脑黑质炎症因子的表达及相关炎症信号通路的活化情况,发现了甲基莲心碱能够改善MPTP诱导的PD小鼠的运动障碍;MPTP+Neferine组小鼠黑质中NF-κB的激活和i NOS、α-Syn的数量比MPTP单独小鼠明显减少,说明甲基莲心碱通过抑制NF-κB信号通路改善MPTP诱导的PD模型小鼠的神经炎症。结论:1.甲基莲心碱可以通过抑制NF-κB信号通路抑制小胶质细胞的激活,抑制了TNF-α和IL-6蛋白的分泌以及i NOS的产生;2.甲基莲心碱改善了MPTP诱导的PD小鼠模型的运动障碍,通过抑制NF-κB信号通路抑制MPTP诱导的PD小鼠模型的神经炎症;3.甲基莲心碱有潜力成为一种缓解帕金森病等神经退行性疾病的有效药物。
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