帕金森病相關基因SNCA和LRRK2致病機制的研究.pdf

1、帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是神經(jīng)科常見的一種退行性疾病，據(jù)統(tǒng)計，帕金森病在發(fā)達國家的患病率約為0.3％，在60歲以上人群中患病率達1%。PD的主要病理表現(xiàn)為黑質(zhì)內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元的丟失和路易小體的形成。PD可分為散發(fā)性PD和家族性PD，散發(fā)性PD的病因尚不清楚。家族性PD由基因突變引起。多種基因的突變可導致家族性PD的發(fā)生，其中α突觸蛋白（αsynuclein，αSyn）基因SNCA、富亮氨酸重復序列激酶（l

2、eucine-rich repeat kinase2，LRRK2）基因、囊泡分選蛋白35（vacuolar protein sorting-35，VPS35）基因突變可導致常染色體顯性遺傳PD，而DJ-1、PINK1和Parkin基因突變則參與了常染色體隱性遺傳PD的發(fā)病。盡管家族性PD所占比例非常小，只約占所有PD患者的10%，但是對家族性PD的研究為闡明PD發(fā)病機制提供了一個全新的視角。研究者可以通過研究這些基因的生理功能、參與的生

3、物化學途徑以及各種突變是如何導致PD發(fā)生，從而探索PD的發(fā)病機制。
　　SNCA和LRRK2是PD的兩種主要致病基因，均參與了常染色體顯性遺傳PD的發(fā)生。SNCA突變發(fā)生率較低，但外顯率高，甚至完全外顯，所導致的PD起病早、癥狀不典型、進展快。而LRRK2突變發(fā)生率較高，不僅見于10%的常染色體顯性遺傳PD，還見于散發(fā)性PD患者。LRRK2突變外顯率低，所導致的PD起病晚、癥狀典型、對左旋多巴藥物反應好，非常類似散發(fā)性PD的臨床特

4、點。兩者導致PD發(fā)生的機制也各不相同，突變的SNCA或是多倍增的αSyn表達量促進了αSyn的異常聚集，而LRRK2突變目前的作用機制尚不清楚，但考慮到LRRK2突變的外顯率低，提示環(huán)境因素在其中發(fā)揮了重要的作用。我們的課題以家族性PD的兩個主要致病基因SNCA和LRRK2為研究重點，利用αsynA53T和LRRK2G2019S兩種PD轉(zhuǎn)基因小鼠模型探討PD致病基因SNCA和LRRK2突變在PD發(fā)生中的作用。
　　第一部分：αsy

5、nA53T帕金森病小鼠模型嗅覺障礙及其機制的研究
　　PD的主要臨床表現(xiàn)分為運動癥狀和非運動癥狀兩部分，嗅覺障礙是PD最常見的一種非運動性癥狀，它的出現(xiàn)可以早于非運動癥狀出現(xiàn)數(shù)年，嗅覺系統(tǒng)的受累也是PD中路易小體病變最早累及的腦區(qū)域。并且隊列研究結(jié)果顯示，嗅覺障礙的出現(xiàn)可能預示著更高的患PD的風險。因此對嗅覺障礙的研究將有助于研究PD的發(fā)病機制。到目前為止嗅覺障礙的機制、嗅覺系統(tǒng)在PD發(fā)生中的確切作用仍然缺乏定論。合適的嗅覺障礙

6、PD動物模型的缺乏在一定程度上限制了對 PD早期嗅覺障礙的研究。我們的研究利用αSynA53T小鼠模型來評估小鼠在運動障礙前期的嗅覺功能。αSynA53T小鼠表現(xiàn)出年齡依賴性的明顯的運動障礙和與運動障礙同期出現(xiàn)的神經(jīng)元內(nèi)αSyn的異常聚集，能夠較好的模擬PD中出現(xiàn)的行為學表型和病理學特點，但是到目前為止尚沒有對其運動障礙前期嗅覺功能進行系統(tǒng)性評估。我們在實驗中對不同年齡（3月、6月、10月）的αSynA53T小鼠進行了嗅覺評估，包括嗅覺

7、辨別（社會性氣味辨別和非社會性氣味辨別）、嗅覺閾值和嗅覺記憶功能，發(fā)現(xiàn)αSynA53T小鼠在6月時表現(xiàn)出非社會性氣味辨別和嗅覺閾值的異常，并且αSynA53T小鼠嗅球內(nèi)膽堿能系統(tǒng)和多巴胺能系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂。我們的研究提示，αSynA53T小鼠可以作為一個模擬PD早期嗅覺障礙合適的的動物模型，嗅球內(nèi)多巴胺能系統(tǒng)和膽堿能系統(tǒng)的功能紊亂可能參與了早期嗅覺障礙的發(fā)生。
　　第二部分 LRRK2G2019S帕金森病小鼠模型與環(huán)境因素相互作用的研

8、究
　　LRRK2突變是PD中最常見的突變之一，同時參與了家族性PD和散發(fā)性PD的發(fā)生。在LRRK2的多種突變中，發(fā)生在LRRK2激酶區(qū)域的LRRK2G2019S突變是最常見的突變形式，見于4-5%的家族性PD和1%的散發(fā)性PD。LRRK2G2019S突變的外顯率較低，根據(jù)流行病學調(diào)查，59歲時LRRK2G2019S的外顯率只有28%，提示環(huán)境因素在LRRK2G2019S相關PD的發(fā)病中發(fā)揮了重要的作用。為了研究LRRK2G201

9、9S突變的致病機理，多種轉(zhuǎn)基因動物模型被開發(fā)出來，但難以復制人類PD中的特征性表現(xiàn)，提示基因-環(huán)境的相互作用在PD發(fā)病中的重要性。除環(huán)境因素外，年齡也對LRRK2G2019S突變的外顯率有著關鍵性的影響。59歲時 LRRK2G2019S的外顯率只有28%，69歲時外顯率達到51%。在動物模型中，LRRK2G2019S轉(zhuǎn)基因小鼠也表現(xiàn)出年齡依賴性的黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元減少或紋狀體多巴胺降低，提示年齡在LRRK2G2019S相關PD的發(fā)病中發(fā)

10、揮了重要的作用。將基因突變、環(huán)境因素和年齡結(jié)合起來能夠更全面地研究 LRRK2G2019S在帕金森病發(fā)病中的作用，但是目前為止這類研究十分欠缺。我們的課題利用LRRK2G2019S轉(zhuǎn)基因小鼠模型模擬LRRK2G2019S的攜帶者，探討LRRK2G2019S小鼠是否對lactacystin引起的黑質(zhì)紋狀體多巴胺系統(tǒng)損傷更易感，以及年齡是否會加重這種易感性，并進而探討可能的作用機制。我們的研究發(fā)現(xiàn)相比同年齡野生型小鼠，5月的LRRK2G20

11、19S小鼠lactacystin處理后紋狀體內(nèi)DA含量下降更為明顯。相比同年齡野生型小鼠，12月的LRRK2G2019S小鼠lactacystin處理后，除紋狀體內(nèi)DA含量下降更明顯外，黑質(zhì)內(nèi)TH陽性神經(jīng)元數(shù)目下降也呈現(xiàn)更明顯的趨勢。相比5月的對照小鼠，12月的小鼠lactacystin處理后黑質(zhì)內(nèi)TH陽性神經(jīng)元數(shù)目及紋狀體 DA含量均下降更加明顯，黑質(zhì)內(nèi)小膠質(zhì)細胞激活更明顯。我們的結(jié)論提示：LRRK2G2019S小鼠和大齡小鼠對lac