Orai1表达下调通过Calcineurin/TFEB通路抑制自噬在帕金森病发病机制中的研究

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目的:帕金森病(PD)是一种常见的神经退行性疾病,主要特征为黑质(SN)区多巴胺能神经元进行性丧失。钙稳态失衡及自噬异常参与PD发病,而胞浆Ca2+与自噬关系密切。在PD的体外模型中发现,细胞膜钙通道钙释放激活钙通道调节分子1(Orai1)功能异常参与多巴胺能神经元死亡,但其是否可以调节自噬仍未可知。转录因子EB(TFEB)是自噬溶酶体途径(ALP)相关蛋白的转录因子,在PD中证实其可促进自噬活性;此外,Orai1介导的钙内流可激活钙调神经磷酸酶(Calcineurin),这是一种Ca2+依赖性丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,可促进p-TFEB去磷酸化并易位入细胞核而发挥转录活性,从而增强自噬,但未在PD中证实。本研究旨在PD小鼠模型中,验证Orai1是否参与PD发病,并探讨Orai1促进PD发生的详细机制。方法:将C57BL/6小鼠随机分为对照组(Control)、PD模型组(MPTP)、Orai1抑制剂组(GSK7975A+MPTP)和Calcineurin抑制剂组(GSK7975A+FK506+MPTP)。通过腹腔注射MPTP建立PD小鼠模型,在此基础上,通过注射GSK7975A抑制Orai1功能,随后注射FK506来进一步抑制Calcineurin活性。给药完毕,通过爬杆试验、悬挂试验、步态测试评估小鼠的运动功能;通过免疫组织化学染色观察和计数多巴胺能神经元;通过蛋白印迹法检测SN区域Orai1、Calcineurin、p-TFEB和自噬相关蛋白表达。结果:1.Orai1的下调参与PD发病与Control组相比,MPTP组小鼠SN中Orai1表达量降低,提示Orai1的下调可能参与PD。当用GSK7975A抑制Orai1后,与MPTP组相比,GSK7975A+MPTP组Orai1蛋白表达降低,提示Orai1抑制成功(P<0.05)。与Control组相比,MPTP组小鼠SN区TH(+)神经元和运动协调能力下降,证明PD小鼠造模成功。当抑制Orai1后,与MPTP组相比,GSK7975A+MPTP组的TH(+)神经元显著减少;GSK7975A+MPTP组小鼠在爬杆试验中的爬行时间延长,在悬挂试验中的掉落次数评分进一步降低,在步态测试中,GSK7975A+MPTP组小鼠只有步速和摆臂速度变慢,而步行持续时间、静止时间和步幅没有差异(P<0.05)。2.Orai1的下调通过抑制自噬参与PD发病与Control组相比,MPTP组LC3II减少且p62表达增加。当抑制Orai1后,与MPTP组相比,LC3II进一步降低,p62进一步升高。同时,如上所述,TH(+)神经元减少及小鼠运动协调能力进一步降低(P<0.05)。3.Orai1的下调通过Calcineurin/TFEB通路抑制自噬参与PD发病与Control组相比,MPTP组Calcineurin表达降低,p-TFEB表达增加,表明在PD中Calcineurin及TFEB功能均降低。抑制Orai1后,发现GSK7975A+MPTP组Calcineurin表达进一步降低,而p-TFEB表达量更高(P<0.05)。在GSK7975A+MPTP组基础上加入FK506抑制Calcineurin后,观察到GSK7975A+FK506+MPTP组LC3II较GSK7975A+MPTP组进一步减少,而p62和p-TFEB进一步增加,提示Calcineurin可影响p-TFEB及自噬活性;当Calcineurin受到抑制时,GSK7975A+FK506+MPTP组的TH(+)神经元也进一步减少,小鼠运动症状随之恶化(P<0.05)。结论:1.Orai1表达下调参与PD发病;2.Orai1表达下调通过抑制自噬相关蛋白表达而参与PD发生;3.Orai1表达下调通过抑制Calcineurin/TFEB通路来抑制自噬,加速多巴胺能神经元死亡,最终参与PD发生。
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