靶向自噬通路关键蛋白的山楂酸清除神经元内过量累积α-synuclein的分子机理研究

Parkinson's disease (PD) is a common neurodegenerative disease in the elderly. With the global aging, incidence of PD is increasing year by year. Available drugs in clinical practice are mainly symptomatic treatment for PD and cannot prevent the progression of disease. It is an urgent need to develop novel agents with better efficacy, safety, as well as long-lasting effects for PD treatment. Autophagy is proposed in recent years, which is, one of important PD pathogenic factors at molecular level. Drug development targeted at autophagy provides a new promising direction for PD treatment. Autophagy can remove misfolded proteins, reduce protein aggregation in neurons, and effectively prevent the occurrence of neurodegenerative diseases, which suggests that autophagy inducing agents might be applied in the treatment of PD. The previous work in our laboratory found that maslinic acid (MA), one component in the fruit of hawthorn, could induce autophagy in neuron cells. The underlying mechanism is found to be related to blockage of combination of Beclin 1 (cytoskeletal proteins in autophagy) with one of autopahgy inhibitors in vitro. The present project is designed to delineate the molecular mechanisms for MA to regulate autophagy process and investigate the potentially preventive or therapeutic actions of MA in treatment of PD. It is hope that the present project can help to demonstrate biological functions of food nutritional factors and provide a scientific basis for the development of novel anti- Parkinson's disease drugs or functional foods.

帕金森病是一种常见于中老年的神经变性疾病，随着全球老龄化程度加剧，帕金森病患病人数在逐年增加。帕金森病临床用药主要是对症治疗，无法阻止病变的自然进展。因此，亟需研发能够提高疗效与安全性，以及效果持久的新药。细胞自噬是近年来提出的与帕金森病发病密切相关的分子机制，靶向自噬来治疗帕金森病提供了一个新的有前途的方向。自噬可以清除错误折叠的蛋白质，减少蛋白质在神经元内聚集，能够有效预防神经退行性病的发生，提示自噬诱导剂可能用于帕金森病治疗。本实验室在前期工作发现，来源于水果山楂的成分--山楂酸在神经细胞中具有促进自噬的作用，此作用机制可能与山楂酸体外阻断自噬骨架蛋白Beclin1与自噬抑制因子X之间相互结合有关。本课题拟在前期发现基础上，深入研究山楂酸作为自噬诱导剂对帕金森病预防或治疗潜力以及探明其作用于细胞自噬的分子靶点，阐释食品营养因子的生物学作用，同时为将来药物或功能性食品开发提供科学依据。

细胞自噬是近年来提出的与帕金森病（PD）发病密切相关的分子机制，靶向自噬来治疗PD提供了一个新的有前途的方向。本实验室前期工作发现，来源于水果山楂的成分--山楂酸（MA）在神经细胞中具有促进自噬的作用，本课题在此基础上，首先在细胞水平，确定了MA促进神经细胞自噬作用，并在分子水平揭示MA可直接在细胞质中阻断蛋白Beclin1与Bcl-2的结合，使Beclin1游离出来并暴露Beclin1 CCD上的相互作用位点以供自噬启动子结合，导致PI3K复合物的组装和活化，最终导致自噬的上调。随后结果发现，MA不能在6-OHDA损毁PC12细胞以及MPP+损毁SH-SY5Y细胞模型中发挥保护作用。在动物实验中，MA（100mg/kg/d）口服灌胃于小鼠共8天后，能够明显改善急性PD模型小鼠的运动协调能力；但未能明显改善模型小鼠其他生化指标。为进一步确定MA的神经保护作用以及机制，我们又将不同剂量的MA（低剂量 50mg/kg/d; 高剂量 100mg/kg/d）喂食PD慢性模型小鼠，结果发现，PD小鼠口服灌胃不同剂量MA五周后，PD小鼠抓力明显提升，显示MA对PD小鼠运动症状的改善。同时低高剂量MA处理PD小鼠后，中脑黑质区的酪氨酸羟化酶（TH）蛋白表达明显升高。进一步研究发现，PD小鼠口服低、高剂量MA五周后，中脑黑质区自噬水平明显降低，且MA对其分子靶标Beclin1和Bcl-2在中脑黑质区的表达无影响。此结果揭示，MA在正常神经细胞中的促进自噬作用和机理都无法解释其在PD慢性小鼠模型中的神经保护作用。本实验最后发现高剂量MA（100mg/kg/d）处理后，小鼠黑质区TNFα水平显著降低，提示口服MA可通过抗炎作用发挥神经保护作用。本课题在PD动物模型中证实了MA对多巴胺能神经元的保护作用，阐释了食品营养因子的生物学作用，为将来的药物或功能性食品开发提供科学依据。