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[其他资源] 导致帕金森疾病的α-突触核蛋白的聚集因素有哪些

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发表于 2019-11-11 09:38:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,形成路易体是帕金森典型的病理改变,而α-突触核蛋白是路易体的主要组成部分,其异常的可溶性低聚物构象,也称为淀粉样纤维化,可以影响帕金森的发病机制。α-突触核蛋白的活性聚集体可以模拟帕金森动物模型,用来助力帕金森动物模型的研究。


α-突触核蛋白(α-syn)在大脑中异常积累与许多神经退行性疾病,如帕金森病(PD)和PD痴呆(PDD)、Lewy体痴呆(DLB)和多系统萎缩(MSA)是与相关的。这些疾病被统称为“α-突触核蛋白病”,它们既有明显的重叠,又有各自的特征。PD为一种最常见的α-突触核蛋白病,临床特征为即运动迟缓、肌肉僵直、静止性震颤、姿势步态障碍,以及非运动特征,包括认知障碍、自主神经功能障碍和快速眼动(REM)睡眠行为障碍(RBD)。α-突触核蛋白聚集与路易小体的形成及多巴胺神经元的死亡密切相关,α-突触核蛋白的聚集过程及促进其聚集的因素如下:


1、α-突触核蛋白的聚集过程


α-突触核蛋白聚集过程在体外实验中呈现出成核依赖的特点,主要分为以下3个阶段:


(1)迟滞期,又称为缓慢成核期,这一期蛋白质经历一系列热动力学逆相步骤,形成有序的寡聚体核。


(2)延伸期,又为快速聚集期,有序的寡聚体核迅速聚集变大形成大的多聚体。


(3)稳定期,有序的α-突触核蛋白聚集体与单体似乎处于一种动态平衡。


2、促进α-突触核蛋白的聚集因素


(1)酸性环境与温度


在体外聚集试验中发现,溶液的PH降低、温度增高都会加速α-突触核蛋白的聚集。氢离子浓度对α-突触核蛋白细丝化的动力学有明显影响,表现为PH值降低导致迟滞期缩短并增加细丝化率。这主要是由于低P值减少了α-突触核蛋白的负电荷,减少了分子内的电荷排斥作用,使疏水区相互作用增加,更易形成部分折叠的构象改变。


温度升高可刺激α-突触核蛋白聚集过程,但其产生的细丝形态上与生理温度下形成的细丝不同。环境因素可以对帕金森疾病的发生具有影响,选择合适的帕金森动物模型有助于揭开人类帕金森疾病的奥秘,研发治疗帕金森疾病的药物。美迪西可以根据客户的需求提供各种有效的动物模型,如抑郁症动物模型、帕金森病动物模型、精神病动物模型等用来检测药物的有效性,可通过大小鼠、豚鼠等进行动物实验。


(2)杀虫剂


在体外实验中,毒性剂可以引起α-突触核蛋白构型的变化并加速α-突触核蛋白细丝的形成。如在百草枯处理的啮齿类动物中,发现其神经细胞内有α-突触核蛋白阳性包涵体,但是α-突触核蛋白在这些结构中的聚集状态尚不清楚。现在公认的可以使用鱼藤酮作为一种杀虫剂可用来制作帕金森动物模型

(3)重金属


在帕金森的致病因素中,重金属对其影响起到了不可忽视的作用。有研究者进行单因素分析发现,高暴露于铜铁锰铅等有色金属是帕金森的危险因素。研究金属离子对α-突触核蛋白自我寡糖化的影响时发现,在铜离子的诱导下α-突触核蛋白形成了寡聚体。分子动力学显示α-突触核蛋白的肽段(1~17)与铜离子结合后容易产生疏水性聚集,因为该肽段容易转变为自由能小的稳定构象——β折叠。还有资料显示,帕金森患者黑质中铁水平升高,钙离子通过影响外分泌体循环而影响α-突触核蛋白的释放,α-突触核蛋白原纤维能使脂质膜形成离子通道,引起钙离子内流,最终引起兴奋性神经细胞死亡,帕金森症状出现。


(4)激酶


近年来研究发现,沉积于PD患者脑组织路易小体的α-Syn磷酸化的程度达到90%以上,表明磷酸化的α-Syn参与了PD的发生。目前已发现多种磷酸激酶可以磷酸化α-Syn,但这些激酶在PD发生中的作用至今仍未阐明。


还有研究者比较帕金森病(PD)患者与正常人血液中polo样激酶2PLK2)的活性差异,分析血液中PLK2活性变化与α-Syn寡聚体形成及其与PD病程进展的相关性。结果发现PD患者血液中的PLK2活性增加,并随PD的进展而升高,进而促进α-Syn的聚集。这一现象对阐明PD的疾病进展具有重要意义。而其他如络氨酸激酶、蛋白激酶的抑制剂也对α-Syn聚集有作用


(5)过氧化氢


有研究者研究α-突触核蛋白在过氧化氢(H2O2)诱导的多巴胺能神经细胞凋亡中的作用。方法是通过瞬时转染重组质粒pEGFP-α-synpcDNA-α-synMES23.5多巴胺能神经细胞建立过表达α-syn细胞模型。细胞外添加H2O2(200μmol/L)处理细胞。Hoechst33258荧光标记细胞核及AO/PI(吖啶橙/碘化丙啶)双染检测细胞凋亡。Mitotracker线粒体探针标记线粒体。结果发现H2O2可增加α-syn向线粒体和细胞核的转运;H2O2可单独引起细胞凋亡,但过表达α-syn细胞的凋亡率显著高于空载质粒转染细胞(P<0.05)。因此α-Syn可增强H2O2诱导的多巴胺能神经细胞凋亡。


(6)β淀粉样蛋白


还有研究者通过转染人α-突触核蛋白(α-syn)A53T突变基因的PC12细胞(A53T-PC12细胞)模型,探讨β-淀粉样蛋白1-42(Aβ1-42)A53T-PC12细胞在Ser29位点α-syn磷酸化(Pα-syn)水平、聚集程度的影响。结果发现Aβ1-42增加细胞内ROS。免疫荧光染色提示Aβ1-42干预后促进A53T-PC12细胞内α-syn聚集;Western blot半定量分析显示Pα-synPBS干预组升高(P<0.001P<0.05)。因此Aβ1-42促进A53T-PC12细胞内α-synSer129位点磷酸化和聚集。


(7)氧化和过氧化以及硝化


研究发现线粒体功能障碍、钙超载、铁离子的堆积、免疫炎症等均与氧化应激有关,能造成氧化性损伤,促进多巴胺能神经元凋亡,氧化应激在促进PD疾病发展中起到重要作用,因而越来越备受关注。抗氧化治疗在某种程度上为PD的治疗指出新的方向。而对α-突触核蛋白进行硝化修饰,亚硝酸化的α-突触核蛋白既能促进寡聚体的形成又能稳定已经形成的寡聚体,导致多巴胺能神经元损伤的恶性循环


细胞内高浓度的大分子与其它细胞成分,可引起α突触核蛋白单体变得更加紧凑,或许能防止单体发生相互作用,形成有毒的蛋白斑块,除了上述因素之外,载脂蛋白E、细胞色素c等均对α-突触核蛋白聚集有影响。


最近又有科学家们为治疗帕金森病提供可新的思路,研究者发现在神经元中,α-突触核蛋白会出现在细胞核里。在发病的神经元里,这些致病蛋白则会聚集在细胞核外的路易小体里。或许阻止α-突触核蛋白离开细胞核形成路易小体,或是重新在细胞核中引入正常的α-突触核蛋白,有望能改善患者的病情。

发表于 2019-11-12 08:45:32 | 显示全部楼层
学习了,谢谢提供分享。
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