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帕金森病(Parkinson’sdisease,PD)是一种中老年人常见的神经系统变性疾病。临床上主要表现为肌强直、震颤、运动迟缓及姿势步态障碍。目前对PD主要以左旋多巴等药物治疗为主,然而长期用药会出现疗效减退、异动症甚至是左旋多巴衰竭综合征等棘手的临床问题,至今还无法得到满意的解决。因此目前迫切需要寻找和研发更为理想的新型抗PD药物,以替代和弥补已有药物的缺陷和不足。
PD主要病理变化是黑质多巴胺(DA)能神经元进行性变性死亡。虽然已经发现基因突变、线粒体功能障碍、炎性反应等诸多方面参与其中,但是其确切的发病机制迄今尚未明了。目前研究的热点集中在-某些关键酶活性的改变参与了DA能神经元损伤。大量的实验研究提示JNK的激活在DA能神经元凋亡过程中发挥了重要的作用。因此,JNK有可能成为PD治疗的新靶点。本文采用经典6-羟基多巴胺(6-OHDA)及1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)损毁DA能神经元的PD动物模型,并利用含有JIP-1和JNK相互结合的结构域的融合肽(Tat-JBD)、JNK上游抑制剂K252a以及JNK的抑制剂-中药单体姜黄素,进一步阐明了JNK3的激活较JNK1/2在黑质DA能神经元损伤中起着更为重要的作用,JNK3的异常活化可激活下游信号通路,导致DA能神经元死亡。抑制JNK3信号通路异常激活可以保护DA能神经元。
1.Tat-JBD小肽通过抑制JNK3与JIP-1的过度结合而抑制JNK3信号通路的活化挽救MPTP导致的DA能神经元损伤
研究证实,JNK信号通路在PD发病机制中起着重要的作用。JIP-1,一种支架蛋白,靠募集和组装MLK-MKK7-JNK信号模块来增强JNK的激活。本研究构建了含有Tat蛋白的跨膜区段与JIP-1蛋白中153-163段11个氨基酸(含JIP-1和JNK3相互结合的结构域的位点)融合成的小肽Tat-JBD,此小肽除了可以在体外直接抑制JNK3和JIP-1结合外,还可以抑制MPTP损毁引起的JNK3与JIP-1的过度结合以及JNK3的异常活化。同时发现Tat-JBD还可以抑制JNK1/2结合JIP-1以及JNK1/2的活化,但这种抑制作用明显低于对JNK3的抑制。由于小肽Tat-JBD抑制了JNK的激活,一方面使其核底物c-Jun的磷酸化水平降低,从而抑制了FasL的表达;另一方面通过抑制JNK非核底物Bcl-2的磷酸化和Bax从Bcl-2/Bax二聚体上释放,进一步减少Bax从胞浆向线粒体的转位及细胞色素C的释放,从而抑制了caspase-3的激活及神经元的凋亡。最终Tat-JBD可在造模后对MPTP引起的DA能神经元的损伤起到挽救修复作用。因此,本研究结果表明,Tat-JBD通过抑制JNK3与JIP-1的结合继而抑制JNK3的异常活化及其下游的核通路与非核通路,从而起到神经损伤修复作用。由此我们认为JNK3要比JNK1/2在PD的治疗中发挥更大的作用,本文构建的Tat-JBD小肽将为研发PD治疗新药开辟一个崭新的前景。
2.K252a,JNK3的一种上游抑制子,能够通过抑制MLK3/JNK3和ASK1/JNK3信号通路的异常激活挽救6-OHDA导致的DA能神经元损伤
众所周知,JNK信号通路在6-OHDA损毁黑质纹状体系统中起到重要的作用。我们以前的研究表明MLK3、ASK1能够分别通过抑制MLK3/JNK3以及ASK1/JNK信号通路参与脑缺血引起的神经元死亡。为了进一步观察这些通路是否在6-OHDA损毁的PD动物模型中被异常激活,本研究检测了MLK3、ASK1及JNK的活性。结果显示,在PD大鼠模型中,MLK3和ASK1的异常激活均促进了JNK3的活化,并进一步通过激活其下游核通路/非核通路导致黑质DA能神经元死亡。K252a是具有一个广泛作用的神经保护剂,可以直接抑制Trk、MLK3的活性,以及激活P13K和MEK信号通路。本研究结果发现K252a可部分挽救6-OHDA引起的DA能神经元程序性死亡。这种保护作用是通过抑制MLK3/JNK3和ASK1/JNK3介导的。因此,JNK3信号通路可能是PD治疗的新靶点,而K252a,JNK3上游抑制因子则可能成为神经保护性治疗PD的新药。
3.JNK抑制剂姜黄素能够通过抑制JNK3异常活化及其下游线粒体通路挽救MPTP导致的DA能神经元损伤
研究表明,JNK3缺乏的小鼠可以拮抗MPTP对DA能神经元的毒性作用,我们前期的研究结果显示,MPTP损毁可以引起JNK1/2/3的激活,并且JNK3的激活程度均大于JNK1/2。本研究发现姜黄素,一种JNK的抑制剂,对JNK3的抑制作用明显强于对JNK1/2的抑制作用。姜黄素还可以降低Bax从胞浆向线粒体的转位及细胞色素C的释放,最终抑制caspase-3和PARP的激活及神经元的凋亡。形态学结果也表明姜黄素对MPTP导致的线粒体的损伤有明显的挽救(损伤修复)作用。这些结果进一步表明JNK3的异常激活及其下游线粒体通路的异常参与了DA能神经元损伤。姜黄素,一种姜黄的提取单体,作为JNK活性的抑制剂,将为研发治疗PD的新药开辟新的途径。
综上所述,在PD动物模型中,存在着异常的JNK的活化,尤其是JNK3的异常激活。JNK3激活后通过核通路和非核通路导致黑质DA能神经元损伤。而在上述动物模型中给予Tat-JBD、K252a和姜黄素后可在不同层面上有效地抑制JNK3信号通路的活化,进一步挽救受损的DA能神经元。这些都表明JNK3信号通路的的异常活化在黑质DA能神经元损伤中发挥了重要作用,可能是潜在有效的PD治疗新靶点。