β-arrestin2在多巴胺D2受体促帕金森病模型鼠神经再生中的作用及机制研究

Currently dopamine agonist has become the first choice to the Parkinson’s disease (PD) patients in the early stage. Several studies have proved that activation of dopamine D2 receptor has a prominsing role in promoting adult neurogenesis and the mechanism remains unclear. β-arrestins (β-Arr2), are now well proven mediators of G protein-independent signaling. Biased agonist has recently become the point of interest, and it can selectively stabilize only a subset of receptor conformations and thus preferentially activating certain signaling mechanisms. We have demonstrated previously that α-synuclein (α-Syn), a hall pathologic marker of PD, induced impiared adult neurogenesis and decreaed expression of β-Arr2, indicated a promising relationship between β-Arr2 and neurogenesis. In the present study, we intend to investigate the regulate effects of β-Arr2 in the pro-neurogenesis role of D2 receptors with α-Syn PD model mice in vitro and in vivo. These findings will give us the experimental evidence of D2R agonist application in clinical cases and will provide a new perspective for the development of novel options such as biased-β-Arr2 agonists for PD treatment.

当前多巴胺受体激动剂已成为帕金森病（PD）患者早期临床治疗首选药物，研究表明激活干细胞多巴胺D2受体（D2R）显著促进PD小鼠脑内神经再生，但机制不明。β-抑制蛋白2（β-Arr2）密切参与调节非经典G蛋白偶联受体（GPCRs）信号通路，影响多种生理和病理进程，成为选择性激动效应的一个新的靶点。申请者前期研究发现PD病理标志物α-突触核蛋白（α-syn）过表达显著抑制脑内神经再生，且新近又发现α-syn可抑制胶质细胞β-Arr2水平，基于此提出假说：D2R激动剂可能通过β-Arr2发挥促神经再生作用。本项目拟在前期研究基础上，应用α-syn过表达PD模型小鼠，从整体、细胞和分子水平观察β-Arr2在D2R激动剂促PD神经再生中的作用并阐明其具体机制，预期成果将为临床上PD患者应用多巴胺受体激动剂疗效佳提供新的理论依据，且对于研发理想的选择性靶向β-Arr2的PD神经保护剂具有重大的科义。

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是全球第二大老化相关的神经退行性疾病，其确切病因尚不完全清楚。目前，临床依然主要使用左旋多巴替代治疗，与左旋多巴相比，单独应用DA受体激动剂对早期PD患者疗效确切且显著减少副反应的发生，但对晚期或严重的PD患者效果不理想。因此，DA受体激动剂是早期PD患者治疗的首选药物。前期研究发现星形胶质细胞DA D2受体（D2R）具有抑制神经炎症作用，D2R激动剂可减轻亚急性PD模型小鼠中脑DA神经元损伤，但其机制尚不清楚。因此，深入阐明星形胶质细胞D2R的抑炎机制，对于研发理想的PD神经保护剂和新的PD治疗学策略具有重大的科学意义。.α-突触核蛋白（α-Synuclein，α-Syn）作为路易小体的主要成分，是一种表达在中枢神经系统突触前膜的可溶性蛋白，PD病理过程中，神经元内可溶性α-syn单体异常积聚形成寡聚体，进而聚集成原纤维，最终形成纤维缠结发挥毒性作用。近年来研究表明α-syn的毒性作用不仅仅局限在神经元内，病理状态下神经元释放至胞外的α-syn寡聚体可激活邻近的小胶质细胞和星形胶质细胞，诱导神经炎症的发生；α-Syn还能抑制神经干细胞的增殖与分化，阻碍PD的再生修复进程。.本研究培养野生型（Wild type，WT）和全身过表达突变型α-syn转基因（A53Ttg/tg）小鼠原代中脑星形胶质细胞，发现α-syn取消了星形胶质细胞D2R的抑炎作用，同时也破坏了D2R激动剂的神经保护作用。在此基础上，进一步阐明quinpirole通过β-抑制性蛋白（β-arrestin 2，β-Arr2）介导的G蛋白非依赖的信号通路发挥抑炎作用；α-说syn通过干扰星形胶质细胞β-Arr2抑炎信号，促进TAK1-TAB1复合物形成，从而取消D2R激动剂抑炎效应。该结果提示对于PD晚期患者，选择性激活β-Arr2信号可能会提高DA受体激动剂的临床疗效，为PD神经保护治疗提供新的思路。此外，应用A53Ttg/tg小鼠，从整体、细胞和分子水平阐明α-syn介导的神经炎症抑制成年小鼠脑内神经干细胞增殖分化及其机制，为研发针对神经炎症和再生的神经保护药物提供了新的可能靶标。