衣康酸通过抑制NLRP3炎症小体减轻帕金森病的神经炎症并发挥多巴胺神经保护作用

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帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种常见的年龄相关神经退行性运动障碍,主要由多巴胺能神经元受损引起。PD的标志性临床运动症状,包括不对称静息性震颤、运动迟缓、僵硬以及姿势和步态的变化等。运动障碍导致进行性残疾,损害日常活动并降低生活质量。各种非运动症状在帕金森病中也很常见,包括嗅觉障碍、睡眠障碍、便秘、痴呆症和抑郁症等。PD的主要病理特征是控制运动系统的黑质(SN)和纹状体中的多巴胺能神经元进行性丧失,以及路易体(LB)和路易神经突的神经元内蛋白质聚集体形成。PD是一种复杂的疾病,由环境和遗传因素的综合影响所致。尽管对PD所涉及的病理生理机制进行了广泛的研究,但仍不清楚PD的初始触发因素。迄今为止,PD的治疗仍然是对症治疗,目前没有任何疗法可以有效减缓或预防PD的进展。因此,迫切需要开发一种既能改善PD症状,又具有神经保护作用的抗PD药物。衣康酸是从三羧酸循环(TCA)中分离出来的重要中间代谢物,近年来因其抗炎功能而受到广泛关注。研究发现衣康酸通过抑制琥珀酸脱氢酶(SDH)和活性氧(ROS)的产生来调节炎症,并抑制NLRP3(NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白-3)炎性体。神经炎症和氧化应激在PD发病机制中起关键作用,NLRP3炎症小体是对神经毒性、错误折叠蛋白和大脑自噬缺陷的反应,已成为驱动神经退行性变的关键神经炎症机制,成为PD的重要治疗靶点。衣康酸的许多免疫调节作用已经揭示了它对多种疾病治疗的潜力。然而,衣康酸对帕金森病的作用研究甚少。本研究通过建立MPTP诱导的PD小鼠模型和MPP+诱导的细胞模型,探讨衣康酸对PD小鼠运动缺陷的影响,在体内外研究衣康酸对多巴胺神经元损伤、氧化应激和凋亡的影响,并探讨其作用分子机制。本研究主要分为两个部分:第一部分衣康酸通过抑制NLRP3炎症小体在MPP+诱导的SH-SY5Y细胞中发挥多巴胺神经保护作用目的:研究衣康酸对MPP+诱导的人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y细胞调亡的影响,及衣康酸对MPP+诱导的SH-SY5Y细胞多巴胺神经元损伤及氧化应激的抑制作用,探讨衣康酸抑制炎症发挥多巴胺神经保护作用的分子机制。方法:采用MPP+建立体外PD细胞模型。通过MTT法评价细胞活性;采用TUNEL染色和流式细胞术检测细胞凋亡;采用western blot和免疫荧光法检测细胞酪氨酸羟化酶(TH)表达水平,评估多巴胺神经元损伤情况;采用qRT-PCR方法检测炎症因子水平;进一步测定超氧化物歧化酶(SOD)和活性氧(ROS)的含量;最后,使用western blot和免疫荧光法检测细胞NLRP3炎症小体相关蛋白的表达。结果:MPP+使SH-SY5Y细胞活力显著下降,衣康酸显著提高了 MPP+诱导的SH-SY5Y细胞活力。MPP+组的SH-SY5Y细胞凋亡明显增加,衣康酸显著减少SH-SY5Y细胞的凋亡。MPP+组细胞TH和核受体相关因子-1(Nurr1)表达下降,衣康酸缓解了 MPP+诱导的TH和Nurr1的减少。MPP+组SH-SY5Y细胞内ROS水平升高,SOD水平下降,衣康酸逆转这一现象。MPP+组SH-SY5Y细胞白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、环氧合酶-2(COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的mRNA表达量增加,衣康酸降低了 IL-6、TNF-α、COX-2和iNOS的mRNA表达量。MPP+组SH-SY5Y细胞中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白-3(NLRP3)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(caspase-1)和白介素-1β(IL-1β)表达显著升高,衣康酸抑制了 NLRP3炎症小体相关蛋白的增加。结论:衣康酸提高MPP+诱导的SH-SY5Y细胞活力,抑制MPP+诱导的SH-SY5Y细胞凋亡,缓解MPP+诱导的SH-SY5Y细胞氧化应激,减轻MPP+引起的SH-SY5Y细胞炎症反应,抑制MPP+诱导的PD细胞中NLRP3炎症小体的激活,减轻MPP++诱导的SH-SY5Y细胞的多巴胺神经元损伤。第二部分衣康酸通过抑制NLRP3炎症小体在MPTP诱导的PD小鼠中发挥多巴胺神经保护作用目的:研究衣康酸对MPTP诱导的PD小鼠运动行为的影响,评价衣康酸对MPTP诱导的PD小鼠的神经保护作用,从行为学和分子生物学层面探索衣康酸在PD小鼠模型中发挥神经保护作用的机制。方法:建立MPTP诱导的PD小鼠模型,采用爬杆实验和转棒测试实验评价PD小鼠的运动协调和平衡能力。通过western blot和免疫荧光法检测PD小鼠中TH的表达,评估多巴胺神经元损伤情况。通过免疫印迹法检测黑质和纹状体中离子钙结合衔接分子-1(Iba-1)以及凋亡相关蛋白的表达,采用qRT-PCR方法检测炎症因子水平。进一步检测黑质和纹状体中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和活性氧(ROS)的含量。最后,通过western blot检测黑质和纹状体中NLRP3炎症小体相关蛋白的表达。结果:MPTP组小鼠翻转时间和总时间增加,从旋转器上跌落的时间显著降低,衣康酸部分逆转了这一现象。MPTP导致黑质和纹状体TH表达降低,衣康酸显著逆转了 TH水平的降低。MPTP组黑质和纹状体中Iba-1的表达显著增加,衣康酸抑制了 PD小鼠黑质和纹状体中Iba-1表达的增加。MPTP组黑质和纹状体IL-6、TNF-α、COX-2和iNOS水平显著升高,衣康酸逆转MPTP引起的炎症因子的升高。MPTP组黑质和纹状体中SOD和GSH水平下降,MDA水平升高,这种现象被衣康酸缓解。MPTP组黑质和纹状体中剪切型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cleaved-caspase3)和Bc12关联X蛋白(Bax蛋白)水平显著升高,B淋巴细胞瘤-2蛋白(Bcl-2蛋白)水平显著降低,衣康酸部分逆转了这一现象。MPTP组黑质和纹状体中NLRP3、ASC、caspase-1和IL-1β显著升高,衣康酸抑制了NLRP3炎症小体相关蛋白的增加。结论:衣康酸减轻MPTP导致的PD模型小鼠的运动缺陷,减少神经元损伤,维持黑质纹状体功能。衣康酸可抑制MPTP诱导的PD小鼠的小胶质细胞激活和氧化应激,减轻MPTP诱导的PD小鼠炎症反应和神经元凋亡,抑制MPTP诱导的PD小鼠的NLRP3炎症小体的激活。衣康酸可以通过抑制小胶质细胞和NLRP3炎症小体的激活减轻帕金森病的神经炎症,发挥多巴胺神经保护作用。
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