细胞自噬对α-synuclein诱导的小胶质细胞活化和神经炎症的调控作用及分子机制

Lines of evidence suggest microglia play an important role in Parkinson’s disease (PD) onset, and that microglia activation -mediated neuroinflammation accelerates dopaminergic (DA) neuron losses in midbrain. In recent years, autophagic dysfunction in DA neuron is increasingly implicated in the pathogenesis of PD. However, whether microglia autophagy is altered and regulates neuroinflammation and thus contributes to PD development are poorly understood. Recent studies reveal that microglia could uptake extracellular α-SYN that is released by DA neurons, which is commonly accompanied by substantial microglia activation and neuroinflammatory processes. Our preliminary data showed that α-SYN could induce autophagy activation but impair the autophagic flux in microglia. More importantly, autophagy activation reduced the expression and generation of pro-inflammatory cytokines but enhanced the expression of anti-inflammtory molecules in microglia, while autophagy inhibition produced opposite effects. This imples that microglia autophagy may modulate neuroinflammatory responses. Bases on these, this project will examine the effect and underlying mechanisms of different species of α-SYN on autophagy activity in microglia using multiple molecular biological technologies, and determine the effect of autophagy on microglia-mediated neuroinflammatory processes and also DA neuron degeneration with in vitro and in vivo studies. Our findings may reveal a potential role of microglia autophagy in the pathogenesis of PD. It may also provide new theoretical and experimental evidence for developing ideal PD therapies that targets autophagy.

小胶质细胞活化引起的炎症反应介导多巴胺（DA）神经元死亡，在帕金森病（PD）发病中扮演重要角色。近年研究表明自噬缺陷是PD发病的重要病理机制。然而，小胶质细胞自噬如何改变、是否调控神经炎症和PD发病，尚未见报道。最近有文献报道小胶质细胞摄取吞噬DA神经元释放的α-SYN，后者能激活小胶质细胞和神经炎症反应。我们最近研究发现，α-SYN引起小胶质细胞自噬激活但自噬流量受阻；上调自噬能抑制促炎因子生成而增加抗炎分子表达，抑制自噬则产生相反作用，提示小胶质细胞自噬参与调控神经炎症反应。因此，本项目拟在此基础上，分别在分子、细胞和整体水平，采用多种分子生物学技术研究α-SYN致小胶质细胞自噬活性改变；阐明小胶质细胞自噬对神经炎症和DA神经元损伤的调控作用和分子机制。本项目研究成果将揭示小胶质细胞自噬在PD病理机制中的重要意义，并为研发靶向调控自噬的PD治疗新策略提供新的理论和实验基础。

小胶质细胞持续激活而诱导的神经炎症引起多巴胺神经元死亡，这一病理机制在帕金森病（PD）发生发展中发挥重要作用。因此，研究并阐明小胶质细胞在PD发病过程中的功能变化及其调控机制，对于解析PD发病机制和探寻潜在药物靶标显得尤为重要。大量研究表明神经元内自噬缺陷导致了异常折叠α-突触核蛋白（α-SYN）等蛋白质过度蓄积，是PD的主要病理变化。然而，PD病理过程中小胶质细胞自噬如何改变、是否调控神经炎症和PD发病，这些关键问题都尚未明确。研究表明，神经元内α-SYN在一定病理条件下可以分泌至胞外，通过非细胞自主机制在不同神经细胞之间传播而加速PD进程。在本课题资助下，我们的研究发现，细胞外α-SYN可作为损伤相关的分子模式（DAMP）被细胞表面Toll样受体4识别，经细胞内信号通路抑制Atg5、Atg7和ULK1等自噬相关基因转录，从而抑制自噬发生。而且，研究发现增强小胶质细胞自噬能抑制神经炎症，并减轻其对多巴胺神经元的损伤，揭示靶向调控小胶质细胞自噬对PD发挥保护作用。在体研究利用条件性小胶质细胞Atg5缺失小鼠，我们发现该小鼠虽然自身不存在明显运动功能障碍和脑内炎症，但小胶质细胞自噬缺陷增加其对PD经典致模毒素MPTP和α-SYN过表达的易感性。综上，本课题发现并揭示小胶质细胞自噬参与调控PD神经炎症及多巴胺神经元死亡，小胶质细胞自噬障碍增加了小鼠对环境毒素与遗传因素的易感性。完成了课题研究目标，相关成果已发表受本课题资助的SCI论文4篇，尚有部分成果正在投稿中。基于这些结果以及既往基于神经元自噬的研究，我们提出适度提高或改善脑内自噬有望成为PD治疗的新方向。我们将继续在该方向以减缓PD病程进展为目标、深入探索并研发靶向提高自噬的小分子化合物或基因手段。