MPTP/MPP+ 诱导神经元凋亡的机制研究

1982年人们发现1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)能诱发PD,它的有效成分是1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP+)。目前,MPTP/MPP+广泛的被用作诱导PD实验模型的有效药物,可诱导神经元细胞发生凋亡性死亡。MPTP/MPP+诱导细胞凋亡的机制牵涉Bcl-2、p53、caspase家族、JNK通路、ERK通路和PARP等多种机制,它们共同参与了MPTP/MPP+诱导的细胞凋亡的调控和执行阶段。本文主要综述MPTP/MPP+诱导的神经元细胞凋亡机制。     

MPTP帕金森病动物模型研究进展

用神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)制备的动物模型,无论在神经生化和病理组织学特征,还是在运动行为表现方面都酷似人帕金森病(PD),是目前研究PD的理想模型。对MPTP动物模型发病机制等方面的深入研究将有助于PD的防治。     

CUL1基因对MPP+诱导的SH-SY5Y细胞存活和NLRP3炎症体通路的影响

摘要 目的：探究Cullin1（CUL1）基因对1-甲基-4-苯基吡啶离子（MPP+）诱导的SH-SY5Y细胞存活和核苷酸结合寡聚化结构域样受体3（NLRP3）炎症体通路的影响。方法：（1）将SH-SY5Y细胞分为NC组、NC-sh组、CUL1-sh组、NC-OE组和CUL1-OE组。使用Lipofectamine 2000试剂对细胞转染相应的慢病毒。（2）将SH-SY5Y细胞分为Control组、MPP+组和MPP++CUL1-OE组。MPP+组和MPP++CUL1-OE组细胞使用1 mmol/L的MPP+处理48 h,Control组细胞正常培养。通过MTT法检测细胞增殖,通过Annexin V-FITC/PI双染色法和TUNEL染色法检测细胞凋亡,通过qRT-PCR检测CUL1的mRNA水平,通过Western blot检测CUL1、NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）、cleaved caspase-1、白细胞介素（IL）-1β和IL-18蛋白水平。通过ELISA法检测细胞培养上清液中IL-1β和IL-18水平。结果：（1）与NC组和NC-sh组比较,CUL1-sh组CUL1的mRNA和蛋白相对表达量降低,相对细胞活力降低,Annexin V-FITC/PI阳性率和TUNEL阳性率升高,NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、IL-1β和IL-18蛋白相对表达量以及细胞培养上清液中IL-1β和IL-18水平升高（P<0.05）。与NC组和NC-OE组比较,CUL1-OE组CUL1的mRNA和蛋白相对表达量升高,相对细胞活力升高,Annexin V-FITC/PI阳性率和TUNEL阳性率降低,NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、IL-1β和IL-18蛋白相对表达量以及细胞培养上清液中IL-1β和IL-18水平降低（P<0.05）。（2）与Control组比较,MPP+组CUL1的mRNA和蛋白相对表达量降低,相对细胞活力降低,Annexin V-FITC/PI阳性率和TUNEL阳性率升高,NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、IL-1β和IL-18蛋白相对表达量以及细胞培养上清液中IL-1β和IL-18水平升高（P<0.05）。与MPP+组比较,MPP++CUL1-OE组CUL1的mRNA和蛋白相对表达量升高,相对细胞活力升高,Annexin V-FITC/PI阳性率和TUNEL阳性率降低,NLRP3、ASC、cleaved caspase-1、IL-1β和IL-18蛋白相对表达量以及细胞培养上清液中IL-1β和IL-18水平降低（P<0.05）。结论：CUL1可能通过抑制NLRP3炎症体激活促进MPP+诱导的SH-SY5Y细胞存活。     

MPTP对小鼠帕金森病造模条件探讨

目的观察不同剂量1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)对小鼠行为学及脑黑质酪氨酸羟化酶、纹状体多巴胺含量的影响,探讨MPTP致帕金森病(Parkinson′s disease,PD)样小鼠模型的最佳条件。方法C57BL小鼠分别给与MPTP不同剂量处理,测定各组小鼠爬竿时间检测动物运动协调性,应用免疫组化方法和高效液相法观察不同模型组多巴胺能神经元的变化。结果模型组各组均出现不同程度爬竿时间延长,酪氨酸羟化酶阳性细胞数减少和多巴胺含量减少。结论MPTP处理可造成小鼠的帕金森病样症状,在此种动物模型中,应根据科研目的选择MPTP的应用剂量和给药途径。     

中脑多巴胺A9、A10神经元在MPTP损伤中敏感性的差异

自从科学家发现1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）选择性损伤中脑黑质致密区（A9）多巴胺神经元通路以来,用这种神经毒素诱导的帕金森病（PD）模型被广泛应用于PD的研究。然而同为DA能神经元的中脑一边缘一皮层的DA（A10）系统是否也遭到同样损伤呢？     

迷迭香酸对MPTP诱导的多巴胺神经元损伤的保护作用

多巴胺神经元损伤是PD发病的重要机制,本文利用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-pheyl-1,2,3,6-tetrahydrophridine,MPTP)诱导多巴胺神经元损伤,在诱导损伤前给予不同剂量迷迭香酸处理,采用细胞活性检测试剂盒(CCK-8)检测神经元的活性;活性氧(reactive oxygen species,ROS)检测试剂盒检测神经元ROS水平;Western blot(WB)检测神经元凋亡相关蛋白caspase-3和cleaved caspase-3的表达,研究迷迭香酸(Rosemarinic acid,RA)对MPTP诱导的神经元损伤的保护作用及可能机制。结果显示,MPTP处理可使多巴胺神经元活力显著降低(P0.05),ROS水平和cleaved caspase-3表达显著升高(P0.01);迷迭香酸预处理(40μmol/L和20μmol/L)可逆转MPTP诱导的多巴胺神经元活力降低,抑制MPTP诱导的多巴胺神经元ROS和cleaved caspase-3升高(P0.05,P0.01)。迷迭香酸预处理对MPTP诱导的多巴胺神经元损伤具有保护作用,其机制可能与抑制ROS释放,阻止caspase-3异常激活有关。     

尼古丁对帕金森病小鼠多巴胺能神经元的保护作用

目的：观察尼古丁对多巴胺能神经元的作用并探讨其作用机制。方法：采用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl—1,2,3,6-tetrahydmpyridine,MPTP）小鼠模型,通过行为学方法、免疫组织化学、电镜观察尼古丁预处理对帕金森病（parkinson’s disease,PD）小鼠的影响。结果：尼古丁预处理可以明显缩短PD小鼠的爬杆时间,提高悬挂的得分。免疫组化结果显示尼古丁显著减少多巴胺（doparnine,DA）能神经元变性（P〈0．01）和γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）能神经元的脱失（P〈0．05）,并可减轻尾核超微结构的损伤。结论：尼古丁可减轻MPTP小鼠多巴胺能神经元的损伤,对多巴胺能神经元有保护作用。     

1-甲基-4-苯基-吡啶盐致多巴胺能细胞系MES23.5的死亡机制

通过测定环境毒素1-甲基-4-苯基-吡啶盐(MPP )作用于多巴胺能细胞系MES23．5后细胞存活率的变化及细胞线粒体膜电位(△ψM)、活性氧(ROS)、羟自由基、超氧化物岐化酶(SOD)的变化,发现MPP^ 作用于多巴胺能细胞系MES23．5,可导致细胞存活率显著性减少,浓度达到200mol／L以上后,细胞存活率的下降呈时间与MPP^ 浓度依赖;以200μmol/L MPP^ 作用细胞6∽48h后,△ψM逐渐下降、ROS、羟自由基逐渐增加,48h后SOD开始显著性减少。结果表明早期线粒体能量代谢障碍和膜电位变化导致ROS(尤其是羟自由基)含量增加是MPP^ 导致多巴胺能细胞氧化应激的原因,而细胞内自由基的清除机制受损,则最终导致细胞变性死亡。     

低分子肝素对MPTP帕金森小鼠的治疗作用及可能机制

目的：研究1．甲基4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methy-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine,MPTP）帕金森病（PD）模型中小胶质细胞的激活情况,探讨低分子肝素对MPTP导致的小胶质细胞活化的抑制作用。方法：C57BL随机分成正常对照组、MPTP组、低分子肝素＋MPTP组。MPTP组腹腔注射MPTP（30mg／kgx7d）同时腹部皮下注射生理盐水,低分子肝素＋MPTP组在注射MPTP同时腹部皮下注射低分子肝素（1501U／kg·12hx7d）。各组于末次给药后予行为学测试,7d后免疫组化检测酪氨酸羟化酶（TyrosineHydroxylase,TH）阳性细胞。镀银染色观察小胶质细胞激活情况。结果：MPTP组较低分子肝素＋MPTP组爬竿时间明显延长,并出现更多非随意动作。低分子肝素＋MPTP组黑质部位TH阳性细胞数量高于MPTP组。MPTP组活化的小胶质细胞数量高于低分子肝素＋MPTP组。结论：低分子肝素通过抑制小胶质细胞的激活减少MPTP帕金森小鼠多巴胺能神经元的损伤,提示低分子肝素可能有延缓PD进程的作用。     

毕赤酵母表达的neurturin对恒河猴帕金森氏病模型中黑质多巴胺能神经元的保护作用

帕金森氏病(PD)是由于多巴胺能神经元变性、坏死,导致黑质-纹状体系统的多巴胺含量下降而引起的一种神经系统退行性疾病,目前还没有一种很好的方法能使之治愈.Neurturin（NTN）能特异地作用于中脑多巴胺能神经元,对该类神经元具营养和保护作用.经静脉注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱导恒河猴产生帕金森氏病模型,并在NTN治疗组,注射MPTP之前48 h脑室内注射重组毕赤酵母表达的人NTN 1 mg. 结果表明：模型组猴均逐渐出现了PD症状,而NTN治疗组猴,PD症状比较轻或不明显;荧光分光光度法测定MPTP模型组猴黑质、壳核和尾状核多巴胺（DA）、5-羟色胺（5-HT）和5-羟吲哚乙酸（5-HIAA）的含量结果与正常对照组相比均显著降低,NTN治疗组猴的黑质、壳核和尾状核中的DA、5-HT和5-HIAA与对照组相比无显著性差异,而与模型组相比,DA、5-HT和5-HIAA含量均明显增加;光镜检查MPTP模型组猴黑质神经元细胞明显脱失,而NTN治疗组猴黑质神经元细胞丢失不明显,与正常对照组猴无差别.上述结果表明,制备的重组人NTN在恒河猴体内能保护中脑黑质多巴胺能神经元不受MPTP的损伤,使其DA含量及多巴胺能神经元维持正常,在MPTP存在下没有发生PD症状.     

二苯乙烯苷通过抑制NF-κB的激活减轻MPP＋诱导的PC12细胞凋亡

目的：探讨2,3,5,4＇-四羟基二苯乙烯-2-o-β-D-葡萄糖苷（2,3,5,4＇-tetrahydroxystibene-2-o-β-D-glucoside,TSG）对1-甲基-4-苯基吡啶离子（1-methy-4-phenylpyridinium,MPP＋）诱导PC12细胞凋亡的影响及其可能机制。方法：四甲基偶氮唑蓝（MTT）比色试验检测PC12细胞活性;Hoechst33258染色法测定细胞凋亡;Westernblotting检测NF-κB（P65）和IκBα蛋白的表达。结果：MPP＋（300μmol/L）作用于PC12细胞24h后,与正常对照组比较,细胞存活率降低（53.3±3.4%）（P〈0.01）;细胞染色质固缩,细胞核呈致密浓染。TSG（1,5,10μmol/L）预处理24h后,细胞存活率增加（60.8±1.9%）,（70.1±1.8%）（P〈0.01）,（81.2±1.9%）（P〈0.01）;细胞核凝聚明显减少,且具有量一效关系。另外,MPP＋可使PC12细胞核中NF-κB（P65）蛋白表达升高,细胞浆中IκBα蛋白表达降低;与MPP＋处理组细胞相比,TSG预处理后,PC12细胞核中高表达的NF-κB（P65）蛋白水平明显降低,细胞浆中低表达的IκBα蛋白水平升高。结论：TSG对MPP＋诱导的PC12细胞凋亡具有浓度依赖性的抑制作用,其作用机制可能与抑制NF-κB的激活有关。     

单侧帕金森病猴模型的行为、神经递质、多巴胺受体、病理及局部脑血流研究

经右侧颈总动脉注射甲基-苯基-四氢吡啶(MPTP)使猴产生左侧肢体动作减少、行动迟缓、震颤及向右侧缓慢旋转。应用美多巴和阿朴吗啡显著地改善单侧帕金森病(PD)症状,同时引起向左侧快速旋转,并呈明显的剂量依赖性;应用苯丙胺引起向右侧快速旋转。连续应用美多巴诱致单侧PD猴产生舞蹈手足徐动症。高效液相色谱测定显示右侧壳核、尾状核和黑质多巴胺(DA)含量显著降低。光镜发现右侧黑质神经元变性。SPECT活体显像发现病损侧纹状体D_2DA受体活性在病损初期无改变,病损严重时超敏,以及病损侧脑血流灌注减低。实验表明MPTP可建成理想的能形象地模拟人类PD的单侧PD猴模型。SPECT是活体研究PD病理生理的有效检测手段。     

骨髓基质干细胞对MPP+制备的PC12细胞凋亡的影响

目的探讨BMSCs分泌物对MPP^＋诱导的PC12细胞凋亡的保护作用。方法在体外培养、纯化BMSCs并收集其培养上清,流式细胞术分析PC12细胞的凋亡率;通过免疫细胞化学法和RT-PCR法检测PC12细胞bcl-2和TH在蛋白和mRNA水平的表达。结果BMSCs可在体外分离扩增,其表面抗原CD44阳性而CD45阴性,流式细胞术检测显示BMSCs上清液组加MPP^＋处理组（联合组）细胞凋亡率低于MPP^＋损害组;免疫细胞化学法和RT-PCR法显示联合组的bcl-2和TH蛋白和mRNA水平与MPP^＋损害组相比明显增加。结论BMSCs能分泌多种对退变多巴胺能神经元有保护作用的神经营养因子,因此BMSCs对MPP^＋诱导的PC12细胞凋亡有保护作用,其保护作用的强弱与BMSCs上清液浓度有关,其作用机制可能是通过上调bcl-2来实现的。     

4-苯基丁酸钠通过抑制内质网应激减轻皮层神经元氧糖剥夺/再灌注损伤

4-苯基丁酸钠（4-phenylbutyric acid,4-PBA）是协助内质网中蛋白质转录后修饰和折叠的分子伴侣,故可减轻非折叠蛋白反应（unfolded protein response,UPR）及其介导的细胞凋亡。既往研究表明,4-PBA可以减轻脑组织的缺血性损伤,但采用原代皮层神经元构建氧糖剥夺/再灌注（oxygen glucose deprivation/reoxygenation, OGD/R）损伤模型,来研究4-PBA对神经元损伤的保护作用及其机制尚未见报道。本文采用原代培养的皮层神经元OGD/R损伤模型,同时给予4-PBA处理,探讨4-PBA对OGD/R诱导的神经元内质网应激（endoplasmic reticulum stress,ERS）的作用及其机制。分别采用MTT、LDH和Hoechst 33342染色法检测神经元存活率、细胞膜完整性和细胞凋亡情况。Western印迹检测ERS标志物葡萄糖调节蛋白78 (glucose regulated protein 78,GRP78),以及肌醇必需酶1（inositol requiring enzyme 1, IRE1）通路相关蛋白质的表达。Western印迹结果显示,在OGD/R后0～48 h,GRP78的表达较对照组明显升高。MTT、LDH漏出率和Hoechst 33342染色法检测显示,4-PBA显著改善OGD/R所导致的神经元存活率下降、LDH漏出率升高和细胞凋亡增加,且具有明显的剂量依赖性。通过Western印迹检测发现,4-PBA显著逆转OGD/R所致GRP78蛋白表达水平的上调。此外,对肌醇必需酶1通路相关蛋白质的检测显示,4-PBA下调氧糖剥夺/再灌注组神经元p IRE1和p JNK的表达,增加抗凋亡蛋白Bcl 2表达。上述研究结果表明,4-PBA在氧糖剥夺/再灌注情况下对神经元具有保护作用,该保护作用可能是通过抑制肌醇必需酶1信号通路介导的非折叠蛋白反应和内质网应激实现的。     

星形胶质细胞在MPTP帕金森小鼠脑内的变化研究

目的：研究神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methy-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine,MPTP）对小鼠脑内星形胶质细胞及肿瘤坏死因子-α（Tunlomecrosis factor alpha,TNF-α）的影响,了解MPTP致帕金森病发病机制。方法：将神经毒素MPTP注入C57BL／6小鼠腹腔内,制备帕金森病动物模型。观察注药后小鼠行为学变化,免疫组化检测各时间点多巴胺能神经元缺失和星形胶质细胞增生与激活情况,以及TNF-α表达水平的变化。结果：MPTP组黑质多巴胺（dopamine,DA）能神经元的数量随注射天数增加而持续减少,星形胶质细胞数量明显增高,GFAP及TNF-α在模型组黑质内有中强阳性表达,与对照组相比差异有统计学意义（P〈0．05）。结论：MPTP可诱导星形胶质细胞的激活和增生,启动脑内炎症反应而介导DA神经元死亡。     

蝎毒耐热蛋白对MPTP诱导的帕金森病小鼠脑内小胶质细胞的影响

目的：进一步探讨蝎毒耐热蛋白（SVHRP）改善MPTP（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP）小鼠伴有空间学习记忆障碍的机制。方法：给予C57BL／6小鼠颈部皮下注射MPTP（20mg／kg）,连续8d,同时设立SVHRP治疗纽,观察小胶质细胞免疫反应活性的改变。结果：与盐水对照组相比,MPTP小鼠脑区OX-42免疫反应阳性小胶质细胞免疫反应活性明显增强。模型给药组与模型组相比OX-42免疫反应阳性小胶质细胞免疫反应活性明显降低。结论：SVHRP可以抑制MPTP诱发的小鼠脑内小胶质细胞的激活以减轻脑内神经炎症。     

MPTP诱导的帕金森病小鼠模型黑质脑组织DNA甲基化研究

为研究DNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用,本研究用环境毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)连续腹腔给药诱导小鼠帕金森病(Parkison's disease,PD)模型,应用ELISA检测小鼠黑质脑组织总体甲基化水平,应用实时荧光定量PCR方法检测DNA甲基转移酶表达水平,探讨MPTP诱导的小鼠PD模型黑质部位是否存在DNA甲基化异常.进一步应用甲基化DNA免疫共沉淀结合DNA甲基化芯片方法,构建MPTP诱导的小鼠PD模型黑质脑组织DNA甲基化谱,并寻找DNA甲基化修饰异常的PD相关基因对其进行验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织DNA总体甲基化水平较对照组显著降低,Dnmt1的表达水平显著增高.利用DNA甲基化芯片在全基因组内筛选出甲基化差异修饰位点共48个,涉及44个基因,这些甲基化差异基因参与信号转导、分子转运、转录调控、发育、细胞分化、凋亡调控、氧化应激、蛋白质降解等生物学过程.在甲基化差异修饰基因中,对Uchl1基因及Arih2基因进行了甲基化水平以及表达水平的验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织Uchl1启动子区域甲基化水平较对照组增高,m RNA及蛋白质表达水平降低,Arih2启动子区域甲基化水平较对照组降低,m RNA及蛋白质表达水平增高.实验结果进一步证实,DNA甲基化修饰异常在帕金森病发病机制中有重要作用,环境因素(如MPTP)可以通过改变DNA甲基化修饰参与帕金森病的发生发展.     

帕金森病小鼠模型行为学检测方法的比较研究

目的比较目前常用的5种帕金森病(PD)小鼠模型行为学检测方法在PD研究中的作用。方法用MPTP建立C57BL小鼠PD模型,通过行为学检测(自主活动计数、滚轴实验、游泳实验、爬杆实验、悬挂实验)、免疫组织化学和荧光分光光度法,对比5种行为学检测方法的平均数与变异系数,观察MPTP对PD小鼠模型的行为学、黑质多巴胺(DA)神经元和纹状体酪氨酸羟化酶免疫反应阳性(TH-ir)神经纤维以及纹状体DA水平的影响。结果给与MPTP后,小鼠行为学计数降低,爬杆实验未能得到检测结果,悬挂实验变异系数很高,结果有明显的偶然性,滚轴实验结果变异系数中等,平均数呈现一定的上升趋势,自主活动计数中移动与站立和游泳实验的平均数则呈现明显的下降趋势,变异系数很低,而黑质DA神经元数目减少约58%,纹状体TH-ir神经纤维密度减低,纹状体DA水平明显降低约88%,两组相比差异有显著性(P<0.01)。结论MPTP所致的C57BL小鼠的神经病理、生化改变与PD患者近似,自主活动计数和游泳实验优于其他行为学检测方法。     

MPTP诱导小鼠黑质区铁摄取和DMT1表达增加

铁在帕金森病(Parkinson‘s disease,PD)的发病机制中起着非常关键的作用,为了探讨PD中铁升高的机制,本实验观察了1-甲基4-苯基—1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)处理小鼠黑质(substantia nigra,SN)内铁摄取及新的铁转运蛋白二价金属离子转运蛋白1(DMT1)的表达变化。结果表明：(1)MPTP处理组小鼠SN内铁染色增高,注射MPTP7d组明显高于3d组。(2)MPTP处理组小鼠,酪氨酸羟化酶(TH)免疫阳性细胞数目显著减少。(3)MPTP处理组小鼠,“-IRE”型DMT1表达在各组中均增加,而“ IRE”型DMT1仅在MPTP处理后7d才出现变化。上述结果提示,这种新发现的哺乳动物跨膜铁转运蛋白表达增加可能是引起MPTP处理小鼠SN中铁升高的关键因素,铁的升高进一步导致DA神经元的死亡。     

甲基 - 苯基四氢吡啶对脑不对称小鼠纹状体内多巴胺和白介素含量的影响

为探讨甲基 - 苯基四氢吡啶 (MPTP) 注射后脑不对称小鼠纹状体内多巴胺降低程度,及纹状体内细胞因子水平变化, C57BL/6J 小鼠经过伸爪取食试验,筛选为反映脑不对称的左利鼠和右利鼠,并接受 25 mg/kg MPTP 腹腔注射连续 5 天,检测注射后的第 1 天,第 3 天和第 14 天纹状体内多巴胺及代谢物含量和细胞因子 IL-1 β、 IL-6 的动态水平 . 结果表明,无论在左利鼠还是右利鼠,纹状体内多巴胺含量在 MPTP 注射后每个检测时间点都显著降低,纹状体内 IL-1 β水平在第 1 天显著降低,纹状体内 IL-6 水平在 MPTP 注射后每个检测时间点也显著降低 . 实验结果同时表明,左利鼠和右利鼠 IL-1 β和 IL-6 的基础水平有显著不同 . MPTP 注射后,与右利小鼠相比,左利小鼠有较高的多巴胺翻转降低和较低的细胞因子表达,而且,纹状体内多巴胺水平与纹状体内 IL-6 水平呈正相关 . 这些结果提示, MPTP 诱导多巴胺丢失伴随着黑质纹状体系统内细胞因子水平的改变,而且,脑不对称有可能通过影响纹状体内细胞因子水平而进一步影响 MPTP 诱导的多巴胺降低的程度 .