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帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,临床表现主要有静止性震颤、肌僵直和运动减少等症状。其主要病理学基础为黑质(substantia nigra, SN)多巴胺(dopamine, DA)能神经元的脱失以及继发引起的纹状体DA含量下降。迄今为止,PD的发病原因仍未完全明了,遗传、环境、年龄因素导致的如神经炎症、铁代谢异常、线粒体功能障碍、蛋白异常聚集等都被认为参加了PD的发病。神经炎症反应主要表现为小胶质细胞的激活和炎性因子如白细胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)的大量释放。尸检结果和动物实验证实在PD病人和动物模型的SN和纹状体区域IL-1β和TNF-α的含量升高；将IL-1β和TNF-α直接注射至脑内可以引起DA能神经元的凋亡,而阻断IL-1β和TNF-α的受体可以缓解6-羟基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)和1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6- tetrahydropyridine, MPTP)制备的PD动物模型脑内DA能神经元的损伤。这些证据提示炎性因子可能参与了DA能神经元的损伤。在PD病人脑内炎性因子升高的SN区同时存在铁的异常聚积,而神经炎症反应与铁聚积之间的关系却并未引起人们足够的重视。本实验应用流式细胞仪技术、免疫荧光、免疫印迹、酶联免疫吸附实验、激光共聚焦扫描技术等多项研究方法,观察了激活的小胶质细胞释放的IL-1β和TNF-α是否可以影响腹侧中脑(ventral mesencephalon, VM)神经元的铁代谢,并对其调控机制进行了探讨。结果如下：1、10ng/ml的IL-1β和TNF-α处理原代培养的VM神经元24h,细胞的摄铁功能显著增强(P<0.01),铁转出功能显著降低(P<0.01)。2、10ng/ml的IL-1p和TNF-α处理原代培养的VM神经元24h,含有铁反应元件(iron responsive element, IRE)的二价金属离子转运体(divalent metal transporter 1, DMT1)的蛋白和mRNA水平都有显著增高(P<0.05),铁转出蛋白ferroportin1 (FPN1)的蛋白和mRNA的表达水平都有显著降低(P<0.05)。3、10 n∥ml的IL-1p和TNF-α处理原代培养的VM神经元24h,铁调节蛋白1 (iron regulatory protein, IRP1)的蛋白表达水平有显著增高(P<0.05)。4、10ng/ml的IL-1β和TNF-α处理原代培养的VM神经元24h,细胞内活性氧物质(reactive oxide species, ROS)和一氧化氮(nitric oxide, NO)的生成显著增加(P<0.01)。5、0.5 mmol/L的抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸(N-acetyl-1-cysteine, NAC)和1 mmol/L的一氧化氮合成酶抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸甲酯盐酸盐(Nω-Nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride, L-NAME)预处理0.5h后,可分别阻断IL-1β引起的ROS和NO的生成,进而阻断神经元内IRP1的表达上调,TNF-α处理组得到同样的结果。6、10ng/ml的IL-1β和TNF-α处理原代培养的VM神经元24h, hepcidin的mRNA水平显著升高(P<0.05)。7、800ng/ml的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)处理原代培养的小胶质细胞48h,IL-1β和TNF-α的释放量显著增加(P<0.01)。100μm/L的枸橼酸铁铵(ferric ammonium citrate, FAC)预处理可显著增加其释放量(P<0.05),而100μm/L甲磺酸去铁胺(desferrioxamine mesylate, DFO)预处理则显著减少其释放量(P<0.05)。上述结果表明,炎性因子IL-1p和TNF-α能激活VM神经元的IRP1,进而引起DMT1+IRE的上调和FPN1的下调,从而增强细胞的摄铁功能并减弱细胞的铁转出功能。IRP1的激活可能与细胞内ROS和NO的生成有直接关系,抗氧化剂NAC和一氧化氮合酶抑制剂L-NAME可以完全阻断IRP1的激活IL-1β和TNF-α诱导的hepcidin上调也参与了FPN1的表达下调,加剧了神经元内的铁聚积。脂多糖诱导的小胶质细胞激活可释放大量的IL-1p和TNF-α,并且这一过程可以被细胞内的高铁状态所增强,而被铁缺乏状态所减弱。本实验证实了体外培养的小胶质细胞释放的IL-1p和TNF-α可以调控VM神经元铁的转运,进而导致细胞内的铁聚集和细胞损伤。本研究首次证实了小胶质细胞可通过释放炎性因子而影响神经元的铁代谢,从而为PD中神经炎症和铁代谢异常之间的相互作用以及二者对DA能神经元的损伤提供了强有力的实验基础,并为PD的临床抗炎治疗提供更加详实的理论依据。