PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在顺铂致PC12细胞神经毒性中的作用

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化疗所致的周围神经病变(Chemotherapy-induced peripheral neuropathy CIPN)是多数抗肿瘤药物共同的毒性反应。CIPN除了影响肿瘤患者生存质量外,也可导致抗肿瘤治疗的减量甚至中断。因此探索CIPN的发生机制和寻求新的防治疗方法是近几年的研究热点。CIPN的发生机制尚不明确,可能与药物直接影响感觉神经元的活力及损伤线粒体功能有关。线粒体是神经元主要的供能细胞器,除产生ATP之外,还参与细胞内多条重要且互相影响的细胞信号通路,例如:凋亡通路和活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生。研究发现,神经细胞的线粒体是化疗药物主要的早期攻击靶标。线粒体形态和功能的变化,包括:线粒体膜电位衰竭,细胞内ATP产生不足,ROS产生增加,在体内和体外试验中均已得到证实。鉴于功能异常线粒体在CIPN有重要作用,我们推测清除受损的线粒体可能对CIPN有保护作用。线粒体自噬是通过自噬途径选择性清除功能异常的线粒体。这一机制对维护线粒体正常功能,保持细胞内环境稳定起到重要作用。在形成自噬体和自噬溶酶体的过程中,自噬和线粒体自噬具有高度相似分子通路。但是,线粒体也有其特有的调控机制启动自噬过程。PINK1/Parkin通路是目前研究较为广泛的线粒体自噬通路,PINK1/Parkin通路可以招募形成自噬所需相关结构,促进自噬体吞噬受损线粒体。线粒体自噬障碍与多种病理情况密切相关,例如神经退行性性变疾病,炎症以及癌症。近期研究显示自噬对顺铂诱导的肾损伤有保护作用。但是在CIPN中线粒体自噬的作用仍不清楚。因此,本课题使用顺铂神经毒性的体外细胞模型,研究顺铂处理后线粒体自噬状态及其对线粒体功能和细胞凋亡的影响,探索PINK1/Parkin介导的线粒体自噬对CIPN的影响。本研究发现顺铂可诱导PC12细胞发生PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,但自噬流实验提示顺铂可抑制自噬的晚期阶段。通过转染si Parkin抑制PC12细胞Parkin的表达后,顺铂诱导的线粒体自噬水平降低,同时伴随显著的线粒体膜电位去偏极和细胞内ATP浓度降低。另外,线粒体内ROS的产生和细胞凋亡的比例显著增加。当过表达PC12细胞的Parkin后,顺铂诱导的线粒体自噬水平增加,同时线粒体膜电位,细胞内ATP浓度显著升高,线粒体内ROS的产生和细胞凋亡的比例显著减少。因此,本结果表明PINK1/Parkin介导的线粒体自噬对顺铂所致的神经毒性有改善作用,增强线粒体自噬可能是治疗顺铂导致周围神经病变的新的手段。另外,本研究发现顺铂对自噬晚期—自噬体与溶酶体融合的干扰,可能是顺铂诱导的神经毒性的潜在机制。
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