硫氧还蛋白调节帕金森病中自噬缺陷的分子机制研究

Autophagy refers to the progress by which superflous or damaged proteins and organelles are degraded by lysosomes. The defective autophagy plays a key role in pathogenesis of Parkinson Disease(PD). Thioredoxin (Trx) is an important redox protein and plays a role in resisting PD. However，whether Trx ameliorates defective autophagy in PD has not been reported. This project will confirm the role of Trx in regulating autophagic influx dysfuction induced by 1-methyl-4-phenylpyridiniumion (MPP+) by using mRFP-GFP-LC3 transfected PC12 together with Trx overexpression or siRNA. This study will determine the roles of Trx in regulating the expressions of LC3-II, p62, FOXO3A, DJ-1, LAMP-2A and cathepsin D induced by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) by using Trx overexpression transgenic mice and low expression in substantia nigra pars compacta (siRNA injection in nuclei) and identify the molecular mechanism of Trx resisting defective autophagy in PD. This study will further clarify the mechanisms on defective autophagy in PD and provide new insight for preventing PD. Thus, this study has the important theory value and practical significance.

自噬是依赖溶酶体降解多余或者受损的蛋白质和细胞器的过程。自噬缺陷在帕金森病（PD）发生发展中起关键作用。硫氧还蛋白（Trx）是重要的氧化还原调节蛋白，具有抵抗帕金森病的作用。然而，Trx是否可以改善PD中的自噬缺陷还未见报道。本项目将用mRFP-GFP-LC3腺病毒转染PC12细胞，高表达或低表达Trx，明确Trx对1-甲基-4-苯基-吡啶离子（MPP+）所致自噬流受损的调节作用；再用Trx高表达小鼠，以及中脑黑质区低表达小鼠（siRNA核团注射），确定Trx对1-甲基4-苯基-1,2,3,6四氢基吡啶（MPTP）所致LC3-II、p62、FOXO3A、DJ-1、LAMP-2A以及cathepsin D等表达的调节作用，弄清Trx调节PD中自噬缺陷的分子机制。该项目可以进一步阐明PD中自噬缺陷的分子机制，为PD的防治提供新视角。因此，该项目具有重要的学术研究价值和现实意义。

帕金森病（PD）是常见的神经退行性疾病，主要病理表现为中脑黑质致密部区（SNPc)多巴胺能神经元缺失和Lewy小体的形成。PD发病机制复杂，与遗传和环境因素有关，自噬缺陷与PD的发生发展有关。硫氧还蛋白-1（Trx-1）是重要的氧化还原调节蛋白，具有抵抗帕金森病的作用。然而，Trx-1是否改善PD的自噬缺陷还不清楚。本项目研究Trx-1调节帕金森病中自噬的作用及分子机制。通过调控细胞和小鼠Trx-1的表达，在MPP+/MPTP细胞和小鼠模型中，检测LC3-II、p62、FOXO3A、DJ-1、LAMP-2A和cathepsinD表达，研究Trx-1对PD自噬调节作用机制。研究发现Trx-1高表达抑制MPTP引起的自噬小体数量增加，而Trx-1低表达则相反。Trx-1高表达抑制MPTP引起的LC3-II和ATG4B表达增加，Trx-1低表达则相反。Trx-1高表达回复MPTP引起的FOX3A,P62,LAMP2,DJ-1,CathepsinD表达，Trx-1低表达则反之。Trx-1高表达改善MPP+自噬流，而低表达则阻断自噬流。除了完成以上内容，还研究了Trx-1通过调节线粒体分裂融合相关蛋白PINK1,Parkin，Drp1及Mfn1，抑制MPTP诱导的线粒体分裂/融合紊乱。Trx-1改善MPTP的PD小鼠认知功能障碍。在小鼠SNPc区Trx-1对MPTP诱导的MHCI/II，IL-10和TNF-α变化具有调节作用。Trx-1高表达抑制MPTP诱导的MAG，MBP，oligo2，PDGF-A变化，改善脱髓鞘损伤。Trx-1通过调节ROS，GSH，GPX4抑制MPTP/MPP+诱导的铁死亡。该项目明确了Trx-1具有改善PD自噬缺陷的作用和机制，并发现Trx-1具有调节PD中的免疫反应、脱髓鞘及铁凋亡的作用，为PD预防和治疗提供新的理论依据。