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Kufor-Rakeb综合征(KRS)是一种早发型帕金森病,其不仅具有帕金森病临床症状还伴随痉挛、认知能力下降等症状。ATP13A2突变或缺失会造成KRS。在体外实验发现F182L突变对细胞损伤更大,那么在动物体内F182L是通过哪种途径致病的呢,本课题将对ATP13A2(F182L)转基因鼠致病机理进行研究。首先设计一段携带EYFP-IRES-ATP13A2(F182L)-HIS-V5的目的基因序列,将其插入正常小鼠,通过饲养、杂交、大量繁殖后进行基因型鉴定,得到在全脑神经元表达ATP13A2(F182L)的转基因鼠。通过持续15个月对转基因鼠进行强迫游泳等行为学检测发现,转基因鼠存在一定的行为障碍,并且电生理检测发现黑质区神经元电信号频率明显降低。进一步对全脑多巴胺能神经元检测发现多巴胺能神经元数量明显低于对照组,同时抑凋亡相关蛋白Bcl2减少,BAX、AIF等促凋亡相关蛋白增多。因此,转基因鼠行为异常是因为神经元的过量死亡和活性降低造成。为了深入探究转基因鼠神经元死亡的原因,本课题对α-synuclein(α-syn)进行检测没有发现α-syn聚集,这与帕金森模型致病机理不同。进一步对自噬溶酶体和mTOR信号通路检测发现mTOR通路被激活,LC3Ⅱ、Beclin1等自噬相关蛋白减少,自噬活性被抑制。正常ATP13A2定位于溶酶体,免疫荧光共定位检测检测发现ATP13A2(F182L)与内质网共定位,并且还观察到部分ATP13A2(F182L)与线粒体的共定位。由于ATP13A2(F182L)突变定位于内质网和线粒体,经检测线粒体融合蛋白Mfn2、膜蛋白Tom20减少,线粒体连续性降低,导致形态发生改变,从而影响其功能。对转基因鼠内质网相关蛋白检测发现,内质网PERK通路被激活并诱导内质网应激,下游靶基因促凋亡蛋白CHOP增多,同时Cleaved Caspase-3增多。这表明PERK-CHOP通路被激活,细胞启动凋亡程序。这是导致神经元死亡的主要原因。为了探究怎么缓解转基因鼠的行为异常,本课题对其进行光遗传实验发现对转基因鼠黑质区进行光刺激会诱导神经元电信号增加,这表明神经元活性上调,所以,这可能是改善转基因鼠行为障碍的一种治疗方法。总的来说,ATP13A2(F182L)突变定位于内质网,导致过度的内质网应激,扰乱线粒体和溶酶体功能,引发自噬通路障碍,导致神经元活性降低和细胞大量死亡,从而造成ATP13A2(F182L)转基因鼠行为异常,而光遗传实验能够改善神经元的活性。这或许能为治疗KRS带来新的方向。