帕金森氏病潜在新靶点含黄素单氧化酶1的病理作用及MAPK/Nrf2/ARE相关机制研究

Parkinson’s disease（PD）is one of the most important neuro-degenerative diseases currently. The pathogenesis is unclear and no radical drug existed in clinic. Therefore looking for new valid targets has great significance for the development of new anti-PD drug. Our previous study obtained the dopaminergic neurons of parkin-mutant PD patients via the technology of induced pluripotent stem cells and found that the expression of FMO1 was decreased obviously via beadchip analysis. Inhibition of FMO activity led to activation of apoptosis in primary dopaminergic neurons. These indicated that FMO1 might play a very important role in PD pathology. Therefore our study plans to verify the pathological role of FMO1 via the parkinsonisms of FMO1-/- mice and rescue effect by over-expression of FMO1, through three indexes of mice's athletic ability and muscle tension, the number of TH positive neurons and the aggregation of α-synuclein, and explore the MAPK/Nrf2/ARE signal pathway associated mechanisms. This project may provide a new basis for the study of PD pathological mechanism and the establishment of drug screening targets.

帕金森氏病（PD）是目前最重要的神经退行性疾病之一，其确切病理机制未明，临床亦无根治性药物，因此寻找病理作用确切的新靶点对PD新药研发具有重要意义。我们前期通过诱导多潜能干细胞技术获得parkin突变的PD病人的多巴胺能神经元，通过Beadchip芯片分析筛选到含黄素单氧化酶1（FMO1）的mRNA水平显著降低，抑制大鼠原代多巴胺能神经元内FMO活性可激活细胞凋亡，提示FMO1很可能在PD发病中发挥重要病理作用。因此，本研究拟从FMO1-/-小鼠的帕金森样改变和过表达FMO1对此改变的逆转两方面，通过小鼠运动能力和肌张力状态、TH阳性神经元的数目、突触核蛋白α-synuclein的聚集三个指标，证明FMO1是PD发病中的重要的氧化酶，并从氧化应激及MAPK/Nrf2/ARE信号通路进行机制研究。本项目可为PD病理机制研究及药物筛选靶点的建立提供新的研究基础。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种重要的以黑质多巴胺能神经元变性缺失为病理特征的神经退行性疾病，给病人和社会带来沉重的医疗负担，然而至今未有其确切的病理机制。含黄素单氧化酶（Flavin-containing monooxygenases, FMOs）可催化含亲核杂原子的外源性和内源性化学物质的氧化，近年来其在衰老和神经退行性疾病中的作用逐渐显现。我们前期利用诱导多潜能干细胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）技术发现，Fmo1在parkin突变的PD病人的iPSCs分化的多巴胺能神经元中表达下调，抑制大鼠原代多巴胺能神经元内FMOs活性可激活细胞凋亡，进而立项对Fmo1在PD中的病理作用及机制进行探讨。通过对Fmo1-/-小鼠的PD相关行为学改变、多巴胺能神经元损伤等方面进行评估，并对其脑内神经炎症相关标记物和信号通路的改变进行检测，我们研究发现，Fmo1-/-小鼠未出现明显的运动障碍，但其黑质致密部酪氨酸羟化酶（TH）阳性神经元计数减少，且TH和具有神经保护作用的parkin蛋白水平减低，揭示Fmo1在PD中的病理作用。同时我们还发现Fmo1-/-小鼠的黑质纹状体区前炎症因子IL1β和IL6的水平较WT小鼠显著增高，Nrf2/ARE信号通路上Nrf2及NQO1的mRNA表达水平略升高；体外实验在原代中脑神经元和胶质细胞的混合培养物中通过慢病毒感染敲低Fmo1，亦可见IL1β和IL6的水平显著增高，与体内实验结果一致，提示Fmo1功能缺失可能通过引起小鼠脑内神经炎症进而造成多巴胺能神经元损伤发挥其病理作用。本研究结果将有助于补充PD发病机制，为研发抗PD药物提供新的可能靶标。此外我们还发现，Fmo1-/-雄性小鼠体重较WT小鼠减轻，其外周血的牛磺胆酸（TCA）、牛磺熊脱氧胆酸（TUDCA）、牛磺脱氧胆酸（TDCA）水平较杂合子小鼠有降低趋势，提示Fmo1功能缺失可能通过影响胆汁酸代谢产物，进而影响脑肠轴相关胃肠激素的分泌而促进神经炎症的发生，为下步深入研究Fmo1的PD病理作用机制提供新的思路。