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脑内炎症介导的帕金森病:病因和发病机制研究

高慧明  
【摘要】: 帕金森病是第二常见的慢性神经系统变性性疾病。它的病理特点是黑质纹状体多巴胺神经通路渐进性和选择性变性缺失。帕金森病主要的临床症状包括运动减少,僵硬,静止性震颤和姿势失衡等。尽管几十年的努力研究,占帕金森病大多数的特发性帕金森病的病因迄今未明确。帕金森病的确切发病机制也还未知。对帕金森病病因和发病机制缺乏了解阻碍了开发研制能停止或者减慢帕金森病进展的有效治疗策略。因此,目前的治疗方法主要是症状性治疗,例如左旋多巴胺替代治疗。这种症状性治疗只能在治疗初期缓解症状,却不能减缓疾病的进程。此外,随着多巴胺类药物例如左旋多巴用药时间的延长,药效逐渐下降,并且常常出现严重的副作用。因此,目前急需开发研制更有效的治疗方法以减缓疾病的进程。成功地达到这一目标依赖于更多的了解帕金森病的病因和发病机制。最近,越来越多的证据提示多种环境因素参与帕金森病的发病和疾病进展过程。在众多的与帕金森病有关的环境因素中,脑内炎症长期以来被怀疑与帕金森病的发病有关。本工作探讨了在几种帕金森病体内和体外模型中脑内炎症的作甩并利用细胞培养的优势,进一步研究了炎症介导的选择性和渐进性多巴胺神经元变性的细胞分子机制。 一、致炎症源脂多糖(LPS)引起的炎症反应介导了选择性多巴胺神经元变性。 本工作发现了慢性灌流LPS(5 ng/h,2周)到大鼠黑质,激发了快速的炎症反应,尤其是小胶质细胞激活。在LPS开始灌流的2周内,小胶质细胞激活达到最大程度。此后出现了迟发性和渐进性的黑质多巴胺神经元变性缺失。在开始灌流的4—6周之间,黑质多巴胺神经元开始出现明显的变性缺失。到第10周,多巴胺神经元变性缺失达到70%。同时定量分析酪氨酸羟化酶免疫反应阳性(THIR)神经元和神经特异性核蛋白免疫反应阳性(Neu-N-IR)神经元表明LPS优先损伤多巴胺神经元。TH-IR神经元和Neu-N-IR神经元分别代表多巴胺神经元和 一般的神经元。共聚焦免疫荧光双染(h-IR神经元和N。-N-IR神经元)证实 了LPS确实导致选择性多巴胺神经元变性,而非多巴胺神经元并没有明显受损。 用大同瓜田中脑神经一胶质细胞混合培养体系,我们进一步探讨了小胶质细胞依 据介导多巴胺神经元变性的机制。我们发现小胶质细胞激活和释放各种神经毒性 因子先于多巴胺神经元变性的出现。 小胶质细胞是脑内的免疫细胞。在生理用况下,小胶质细胞起到免疫监视作 用。但是小胶质细胞非常活跃,在脑损伤时或者遇到免疫刺激时,小胶质细胞很 容易被激活并构成了脑内炎症反应的最重要组成成份。现在,普遍认为激活的小 胶质细胞主要通过释放各种各样的免疫因子和神经毒因子而影响临近神经的存 亡。这些因子包括肿瘤坏死因子一a,自介素一lp,花生四烯酸代谢产物,一氧化 对和各种反应性氧自由基等。其中的一些因子,能独立地引起神经损伤。另一些 因子能介导神经保护作用。重要的是,这些因子之间彼此相互调节、构成了复杂 的免疫调节网络,从而决定性影响周围神经元的存亡。在帕金森病等神经变性性 疾病中,这些小胶质细胞来源的神经毒性因子和免疫因子过度产生并彼此扩大各 自的毒性,最终导致神经无变性死亡。在这些众多的小胶质细胞来源的毒性因子 中,尼克田胺腺咏吟二核着酸磷酸氢化酶(NADPH oxidase)催化产生的超氧化 物是引起炎症介导多巴胺神经元变性的主要效应因于。这是首次报道慢性接的致 炎症源引起的小胶质细胞说括有能力诱导选择性、迟发性和流进性黑质多巴胺神 经元变性。本工作同时证明了小胶质细胞来源的自由基在炎症介导的帕金较清模 型中起到关蚀性作用。 二、小胶质细胞在鱼忑国介导的多巴脸神经元变性过程中的独特作用 越来越多的证据提示包括农药在内的 毒物在帕金森病的发病过程中起重 要的作用。例如,Greope和他的同享在2000年报道了经大鼠颈协脉慢性用 流鱼员国复制了帕金森病的主要特征,包括选择性用质纹状体多巴胺系统变性, y小体样细胞浆包场体形成和一些行为变化,例如运动减少和且直等。从发 病机制上考虑,鱼藤田诱导的多巴胺神经通路损伤被认为是由鱼藤田抑制线粒体 复合体1活性引起的。但是,在 附诱导的多巴肢神经元变性过程中,小胶质 细胞的作用尚未可知。利用大鼠原代中脑神经一胶质细胞混合培养体系和纯神经 培养体系,我们发现了鱼缸国诱导的多巴胺神经元变性的一种独特特征。用不同 浓度的鱼藤田处理培养的细胞,选取不同的时间点检测多巴胺神经元变性增况。 高达20 nM的鱼鹰国处理纯神经培养体系巴天仍是无毒的,而在神经一胶质细胞 混合培养体系中,同样剂量的 国却在用药后二天就导致明显的多巴图神经元 变性。在神经一胶质细胞混合培养体系中,甚至低至InM的鱼面国在用药8天 2 后就能引起多巴胺神经元变性。换言之,胶质细胞的存在,大大增强了鱼藤田的 神经毒性。添加小胶质细胞到纯神经培养体系中同样增加了多巴胺神经对鱼面国 的敏感性。这一发现表明主要是小胶质细胞的存在?


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