α-synuclein可溶性寡聚体在锰致神经细胞损伤中的作用及其形成机制

锰（Mn）是生活和生产环境中比较常见的重金属污染物之一。本课题以α-突触核蛋白(α-Syn)可溶性寡聚体的形成为出发点，目的为进一步明确α-Syn可溶性寡聚体在锰致神经细胞损伤中的作用及其形成的具体机制。我们推测：锰致神经细胞内Ca2+超载并且产生大量NO后，异常活化钙蛋白酶Ⅰ促使α-Syn集聚，同时二巯基异构酶（PDI）和Parkin蛋白发生了亚硝基化，影响了它们正常降解α-Syn寡聚体的能力，造成α-Syn寡聚体在神经细胞内堆积，干扰内质网未折叠蛋白应答（UPR）和内质网应激（ERS）信号而产生神经毒性。本课题以大鼠基底核神经脑片为研究对象，提出截断的α-Syn可以促进可溶性寡聚体的形成，PDI和Parkin蛋白亚硝基化是导致α-Syn寡聚体降解障碍不可忽视的一个方面，为锰中毒机制的研究及其它类似神经退行性疾病的防治提供理论和实验依据。

锰（Manganese）是一种神经毒物，过量的锰进入机体可引起广泛的病理损伤，透过血脑屏障沉积于脑部，产生相应的神经系统受损症状。长期以来，人们对锰的毒性作用进行了多途径、多方面的研究，但对其毒作用机制至今仍不十分清楚。本课题以体外培养的脑片为研究对象，以α-突触核蛋白（α-Synuclein，α-Syn）可溶性寡聚体的形成为出发点，研究锰诱导α-Syn可溶性寡聚体的形成及其对未折叠蛋白应答（unfolded protein response，UPR）和内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）信号通路的影响，并进一步研究了α-Syn可溶性寡聚体形成的可能原因。我们的研究发现：锰可以诱导脑片神经细胞中的α-Syn蛋白发生寡聚化，并在细胞膜聚集，影响细胞膜的通透性，造成神经细胞损伤；同时，α-Syn蛋白发生错误折叠，激活了UPR和ERS信号通路，加重了神经细胞损伤。用慢病毒作为载体干扰α-Syn基因，抑制α-Syn蛋白表达后，用锰处理脑片发现：UPR和ERS信号通路活化程度降低，神经细胞损伤减轻，证实UPR和ERS信号通路活化与α-Syn蛋白错误折叠有关。进一步研究锰诱导α-Syn蛋白发生寡聚化的原因发现：α-Syn蛋白的氧化损伤，二巯基异构酶（Protein disulfide isomerase，PDI）的亚硝基化和钙蛋白酶Ⅰ（Calpain 1）对α-Syn蛋白的剪切是导致α-Syn蛋白发生寡聚化的重要原因。因此，本课题得出结论：锰致神经细胞内Ca2+超载并且产生大量NO后，异常活化钙蛋白酶Ⅰ促使α-Syn集聚，同时PDI发生了亚硝基化，影响了它们正常降解α-Syn寡聚体的能力，造成α-Syn寡聚体在神经细胞内堆积，干扰UPR和ERS信号途径而产生神经毒性。此研究不仅为预防和治疗锰中毒及其他神经退行性疾病提供一定的实验和理论依据，而且在加强锰中毒防治和保护锰接触者健康方面有重要的现实意义。