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帕金森病（Parkinson’s disease,PD）是一种以黑质及纹状体多巴胺（Dopamine,DA）分泌减少为特征的神经退行性疾病,主要病理表现为中脑黑质区（Substantia nigra pars compacta,SNpc）多巴胺能神经元缺失和Lewy小体（Lewy body,LB）的形成。临床表现为静止性震颤、肌强直、动作迟缓、姿势平衡障碍等运动症状,常伴嗅觉减退、抑郁和记忆力减退等非运动症状。线粒体分裂融合紊乱在PD发病机制中起重要的作用,但其潜在的分子机制还尚不清楚。线粒体是不断经历分裂和融合的动态细胞器,线粒体的动态平衡对于维持线粒体的功能至关重要。线粒体动力学相关蛋白主要包括动力相关蛋白1（Dynamics-related proteins 1,Drp1）、视神经萎缩蛋白1（Optic atrophy protein1,OPA1）、线粒体融合蛋白1（Mitochondrial fusion protein 1,Mfn1）和线粒体融合蛋白2（Mitochondrial fusion protein 2,Mfn2）。当线粒体发生分裂时,Drp1和线粒体分裂蛋白1（Mitochondrial fission protein 1,Fis1）聚集在线粒体外膜并形成螺旋结构,引起线粒体分裂成两个。Mfn1,Mfn2和OPA1分别介导线粒体外膜和内膜的融合。在线粒体融合过程中,Mfn1和Mfn2促使两个相邻的线粒体外膜相连,OPA1促使线粒体内膜融合。调节线粒体分裂融合的基因突变与神经退行性疾病的发生发展有关。线粒体分裂融合紊乱可以导致活性氧（Reactive oxygen species,ROS）产生增加,氧化应激损伤和三磷酸腺苷（Adenosine triphosphate,ATP）合成减少以及Ca2+稳态的改变,损伤多巴胺能神经元。人第10号染色体缺失的磷酸酶（Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN）介导的蛋白激酶1（PTEN-induced putative kinase 1,PINK1）和E3泛素化连接酶Parkin不仅可以对多巴胺能神经元起到保护作用,还对线粒体动力学具有重要影响,但确切的分子机制尚不清楚。硫氧还蛋白-1（Thioredoxin-1,Trx-1）是存在于原核细胞和真核细胞中重要的氧化还原调节蛋白,分子量为12 kDa。Trx-1具有抗氧化,能维持细胞中的还原环境,调节转录因子,抑制细胞凋亡信号激酶（Apoptosis signal regulating kinase 1,ASK1）调节途径和保护细胞等生物学特性。Trx-1高表达可以抵抗环境毒物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢基吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP）及其代谢产物1-甲基-4-苯基吡啶（1-methyl-4-phenylpyridiniumion,MPP+）的神经毒性,抑制PD模型中MPTP/MPP+诱导的内质网应激,保护多巴胺能神经元免受损伤。然而Trx-1改善PD中线粒体分裂融合紊乱的分子机制尚不清楚。本论文的主要目的是进一步明确Trx-1对MPTP诱导的小鼠运动能力损伤的影响,探索Trx-1调节PD小鼠模型中线粒体分裂融合紊乱的分子机制。主要研究结果如下:（1）Trx-1高表达改善PD小鼠的运动功能障碍。采用野生型和过表达Trx-1的转基因小鼠（Transgenic mice,TG）构建PD的动物模型。对小鼠进行行为学检测,采用旷场实验、轮转实验和抓杆实验检测小鼠的运动能力,实验结果表明:注射MPTP的小鼠在旷场中自主活动能力减弱,运动距离明显缩短,在轮转仪上运动的时间短,四肢抓杆能力降低,说明MPTP诱导了小鼠的运动行为障碍。而Trx-1转基因小鼠注射MPTP后较野生型小鼠注射MPTP的运动能力减弱得到缓解,提示Trx-1高表达可以改善MPTP诱导的小鼠运动功能障碍。（2）下调中脑黑质区Trx-1对PD小鼠的运动行为能力的影响。采用脑立体定位技术,将小鼠Trx-1（mTrx-1）腺相关病毒通过脑坐标定位注入小鼠SNpc区降低Trx-1的表达。用MPTP构建PD的小鼠模型,对小鼠进行行为学检测,发现Trx-1低表达组小鼠的运动能力明显降低。下调Trx-1后注射MPTP的小鼠运动能力受损明显加重,表明Trx-1低表达加重了MPTP诱导的小鼠运动能力受损。（3）Trx-1高表达对线粒体分裂融合紊乱的影响及其分子机制。电镜下观察SNpc区发现注射MPTP的小鼠线粒体片段增加,线粒体分裂异常,而过表达Trx-1的转基因小鼠的线粒体分裂融合稳态恢复,表明Trx-1可以调节线粒体分裂融合的平衡。用蛋白质印迹法（Western blot,WB）检测中脑腹侧被盖区（Ventral tegmental area,VTA）区PINK1和Parkin的表达变化。结果显示,注射MPTP的小鼠VTA区PINK1和Parkin表达明显升高,而Trx-1高表达则显著抑制了MPTP诱导的PINK1和Parkin的升高。注射MPTP的小鼠VTA区Drp1和Mfn1的表达显著升高,而Trx-1高表达则显著抑制了MPTP诱导的Drp1和Mfn1的升高。提示Trx-1对线粒体分裂融合紊乱具有明显的调节作用。（4）Trx-1低表达对线粒体分裂融合紊乱调节作用的分子机制。用Wesrern Blot检测PINK1,Parkin,Drp1和Mfn1的表达情况,结果发现VTA区Trx-1低表达组PINK1,Parkin,Drp1和Mfn1的表达下降,下调Trx-1后经MPTP处理组,PINK1,Parkin,Drp1和Mfn1均较空载组升高的幅度更明显。小结:Trx-1高表达能改善PD小鼠的运动行为障碍,而Trx-1低表达则会加重PD小鼠的运动行为受损,Trx-1通过调节PINK1/Parkin以及线粒体动力相关分子,改善MPTP导致的线粒体分裂融合之间的动态平衡,从而改善线粒体的功能紊乱,保护多巴胺能神经元免于MPTP的毒性损伤。Trx-1调节线粒体分裂融合的紊乱可以作为治疗PD的一个重要策略。