帕金森病(Parkinson’s disease.PD)是-种常见的中老年神经退行性疾病,全球患病率达1～2‰。PD的主要病理表现为中脑黑质多巴胺神经元进行性变性坏死,同时伴随残存神经元胞浆中路易小体的堆积,最终导致多巴胺的分泌减少。临床特征包括体位不稳、僵直、静止性震颤、运动迟缓等,严重时伴有认知障碍。其病因主要有环境因素、遗传因素。目前,帕金森病常见的治疗手段为左旋多巴胺的替代治疗,但是治疗效果不佳,其原因在于帕金森病的发病机理尚不清楚。帕金森病机理的研究依靠成功的动物模型和细胞模型的建立,1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)是一种常用于制作小鼠帕金森模型的药物,1-甲基-4-苯基吡啶离子(1-methyl-4-phenylpyridinum ion,MPP+)是MPTP在单胺氧化酶作用下产生的活性代谢产物,MPP+被多巴胺转运体摄取到多巴胺神经元内,与线粒体呼吸链复合物I结合并抑制其活性,导致ATP产生减少,产生自由基,最终可导致神经元死亡。除了线粒体损伤和自由基增多,帕金森病病理表现还有神经元胞浆中异常蛋白形成路易小体的积聚。蛋白质的代谢与内质网密切相关,因此,内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ER stress)在帕金森病的发生、发展过程中起重要的作用。硫氧还蛋白(Thioredoxin,Trx)是12kDa的低分子量的氧化还原蛋白,其主要功能有调节细胞内氧化还原状态、清除活性氧自由基、调节转录因子活性、抗细胞凋亡及神经营养作用等。尼古丁(nicotine)是烟草中生物碱的主要成分,其生物学作用广泛。尼古丁参与影响神经系统、呼吸系统和心血管系统等重要器官的发育,并与癌症的发生有着密切的关系。尼古丁通过调节烟碱型乙酰胆碱受体(Nicotinic Acetylcholine Receptor,nAChR),发挥其生物学作用。流行病学研究报告显示吸烟可以减低帕金森病的发病率,而尼古丁是烟草的主要成份,因此人们推论尼古丁可能具有潜在的保护多巴胺能神经元的作用,也有一些实验和临床结果显示尼古丁可以预防帕金森病。早在1996年,就有研究发现尼古丁可以通过抑制凋亡来保护神经元细胞。尼古丁通过nAChR,启动了下游信号通路,抑制细胞凋亡。同时发现尼古丁可以抑制由鸦片、吗啡和美沙酮等导致的细胞凋亡,如果使用nAChR的拮抗剂,则可以阻断尼古丁的凋亡抑制作用。本论文用MPTP/MPP+建立帕金森病模型,探索尼古丁在保护多巴胺能神经元免于帕金森病毒性物损伤的分子机制。主要的研究结果如下：(1)尼古丁抵抗由MPP+导致的Trx-1下降和内质网应激。尼古丁预处理治疗PC12细胞可以抵抗MPP+引起的神经损伤,并回复MPP+所致的Trx-1表达水平的下降；同时,尼古丁还可以抑制MPP+诱导的Bip的上升及caspase3的激活。这些结果表明：尼古丁可以回复MPP+导致的Trx-1的下降,并抑制MPP+引起的内质网应激和细胞损伤。(2)尼古丁通过调节PI3K/Akt和α7nAChR抑制MPP+诱导的神经凋亡。在MPP+刺激的PC12细胞中,P13K和α7nAChR的抑制剂,LY294002和MLA分别抑制了尼古丁回复Trx-1表达的作用。此外,MLA阻断了尼古丁抑制CHOP、Bip表达上升的作用。尼古丁通过调节PI3K/Akt和α7nAChR抑制MPP+诱导的神经凋亡。(3)尼古丁抵抗MPTP诱导的神经毒性。在小鼠实验中,爬格子实验结果为MPTP组小鼠运动能力明显低于生理盐水对照组小鼠,而尼古丁预处理治疗后,小鼠的运动能力得到显著改善,说明尼古丁改善了MPTP引起的小鼠运动障碍。在小鼠肢体损伤评估中也发现,尼古丁预处理治疗可以改善MPTP引起的小鼠肢体损伤。这些结果说明尼古丁对MPTP引起的小鼠运动障碍及肢体损伤具有保护作用。酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase, TH)是多巴胺能神经元的标记蛋白之实验结果表明MPTP组小鼠黑质TH的表达明显减少。在尼古丁预处理治疗再给药的实验组中,TH蛋白表达量高于MPTP组,说明尼古丁可以预防MPTP所致的多巴胺能神经元TH表达下降。实验发现MPTP下调了黑质Trx-1的表达,而尼古丁可以回复MPTP引起的Trx-1下调。尼古丁通过诱导Trx-1改善小鼠黑质多巴胺能神经元损伤,从而起到神经保护作用。这些结果说明尼古丁能改善MPTP诱导的小鼠运动障碍,防止黑质多巴胺能神经元坏死丢失。总结,尼古丁可以抑制由MPP+导致的Trx-1下降和内质网应激；尼古丁通过调节PI3K/Akt和α7nAChR抑制MPP+诱导的神经元凋亡；尼古丁可以抑制MPTP所致的多巴胺能神经元TH表达下降；尼古丁预处理治疗可以改善MPTP引起的小鼠运动障碍和肢体损伤。