吳 亮綜述,張穎冬審校
帕金森病(PD)是僅次于阿爾茨海默病(AD)的年齡相關(guān)性神經(jīng)變性病,主要的臨床癥狀為運(yùn)動(dòng)遲緩、肌肉僵直、靜止性震顫和姿勢(shì)不穩(wěn);其神經(jīng)變性特征為進(jìn)行性黑質(zhì)致密部(SNc)多巴胺能(DA)神經(jīng)元變性、缺失、以及神經(jīng)元內(nèi)出現(xiàn)由α-共核蛋白(α-synuclein)組成的Lewy 小體的形成。雖然家族性PD 有一些基因突變基礎(chǔ),但大多數(shù)原發(fā)性PD 病因不明,有多種機(jī)制參與DA 神經(jīng)元變性,包括線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)等。最近研究表明,異常蛋白沉積導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在PD 的發(fā)病過程中也起到重要作用。本文就內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在PD 發(fā)病與治療中的作用作一綜述。
1.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum,ER)是真核細(xì)胞重要的細(xì)胞器,它是由封閉的膜系統(tǒng)和圍成的腔形成相互溝通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜占細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的50%以上,整個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔占細(xì)胞體積的10%以上。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是除核酸意外的重要生物大分子合成的基地,主要有以下功能:合成蛋白質(zhì)信號(hào)肽;儲(chǔ)存細(xì)胞內(nèi)鈣離子;合成脂質(zhì)和膽固醇;釋放正確折疊蛋白質(zhì)。
1.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白折疊是在分子伴侶和折疊酶的幫助下完成的。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)極高濃度的蛋白質(zhì)(100 mg/ml)使該細(xì)胞器非常容易導(dǎo)致蛋白沉積[1]。當(dāng)細(xì)胞分化或者細(xì)胞生理?xiàng)l件的改變,可引起細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白量的增加。而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白負(fù)荷超過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的折疊能力時(shí),就可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中異常蛋白質(zhì)的沉積,從而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。相反,如果細(xì)胞要克服內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白負(fù)荷和折疊能力之間重新達(dá)到平衡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí),一系列應(yīng)激反應(yīng)被激活,其中未折疊蛋白蛋白反應(yīng)(UPR)是目前認(rèn)識(shí)最為清楚的從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到細(xì)胞核的信號(hào)傳導(dǎo)通路。UPR 可以提高細(xì)胞對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的適應(yīng)性,并且使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)[2]。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通過3 種UPR 跨膜蛋白傳遞信息,分別是雙鏈RNA 激活蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(double stranded RNA-activated protein kinase-like ER kinase,PERK)、肌醇需求酶1(inositol-requiring enzyme-1,IRE1)及活化轉(zhuǎn)錄因子6(activating transcription factor 6,ATF6)。這3 中跨膜蛋白均與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶BiP/GRP78 相結(jié)合,處于非活性狀態(tài)。
2.1 分子伴侶BiP/GRP78 分子伴侶BiP/GRP78 是一種肽依賴性ATP 酶,屬于熱休克蛋白70 家族成員,能夠快速與新生轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白相結(jié)合,尤其是與未發(fā)生糖基化、未折疊及未聚集的蛋白更容易結(jié)合。正常情況下,BiP/GRP78 與跨膜蛋白PERK、Ire1 和ATF6 結(jié)合,阻止下游信號(hào)通路的激活。隨著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)未折疊蛋白的聚集,BiP/GRP78與PERK、Ire1 和ATF6 分離后和這些未折疊蛋白相結(jié)合,從而使這3 種信號(hào)通路激活。
2.2 蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)途徑 PERK 是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,激活后PERK 發(fā)生寡聚化和自身磷酸化,并將真核翻譯起始因子-2 的α-亞基(eIf2α)51位的Ser 磷酸化,間接地使eIf2α 失活,抑制RNA 與核糖體的結(jié)合,這種保護(hù)性機(jī)制很快阻止了新生蛋白質(zhì)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的轉(zhuǎn)移,抑制了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)負(fù)荷的過重。但是,在eIf2 失活時(shí),一些5’非翻譯區(qū)包含有小的開放閱讀框的mRNA 更容易被翻譯。活化轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)就是其中之一,它的兩個(gè)重要靶基因是轉(zhuǎn)錄因子C/EBP 同源蛋白(CHOP)和DNA 誘導(dǎo)損害34(GADD34),CHOP 是控制凋亡過程中基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子。所以,PERK 途徑既可以發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用,也可以促使細(xì)胞凋亡,這種雙重性發(fā)生在eIf2α 磷酸化水平。
2.3 肌醇需求酶1(IRE1)途徑 Ire1 途徑最保守,是唯一存在于低等胚胎細(xì)胞中的UPR 途徑。Ire1 是一類I 型跨膜蛋白,不但具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性,而且還有核酸內(nèi)切酶活性。Ire1 有2 個(gè)基因,分別是Ire1α 和Ire1β。隨著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生GRP78 失去了對(duì)Ire1α 的抑制,Ire1α的活性通過二聚體形成和轉(zhuǎn)磷酸化作用被激活。激活的Ire1α 通過一種非傳統(tǒng)的剪切機(jī)制將X 盒結(jié)合蛋白(XBP1)前體mRNA[pXBP1(u)]轉(zhuǎn)化為成熟mRNA[pXBP1(s)],之后XBP1(s)蛋白幫助將錯(cuò)誤折疊蛋白反向從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)至胞液,從而減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的負(fù)荷。而Ire1β 特異性的位于胃腸道的上皮細(xì)胞的ERS 反應(yīng)中起著相應(yīng)的作用。
2.4 活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)途徑 ATF6 是一個(gè)最初合成作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白的轉(zhuǎn)錄因子,具有較大的ER 腔部分。當(dāng)BiP/GRP78 從其N 端釋放后,ATF6 通過囊泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移至高爾基體。在高爾基體內(nèi)ATF6 經(jīng)過位點(diǎn)1 蛋白酶(S1P)和位點(diǎn)2 蛋白酶(S2P)被切割形成p ATF6(N),p ATF6(N)轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),與ERS 反應(yīng)原件結(jié)合,從而激活ER分子伴侶BiP/GRP78、GRP94 等的表達(dá)來緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的持續(xù)存在可以導(dǎo)致凋亡信號(hào)通路的激活,其中主要有CHOP 導(dǎo)致的凋亡途徑、Ire1α 通路導(dǎo)致的凋亡途徑和caspase-12 途徑。
3.1 CHOP 導(dǎo)致的凋亡途徑 在糖尿病、PD 等許多疾病模型中,采用基因敲除小鼠已經(jīng)證實(shí)CHOP 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡中的作用。但是其中機(jī)制尚不清楚。目前多認(rèn)為,CHOP 是通過抑制抗凋亡因子Bcl-2 水平導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的。Mccullough 等研究發(fā)現(xiàn),在CHOP 過表達(dá)的細(xì)胞中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致細(xì)胞凋亡增加,同時(shí)Bcl-2 降低、ROS 增加。恢復(fù)Bcl-2 表達(dá)水平后,ROS 水平降低,凋亡減少,其中機(jī)制可能是CHOP 抑制Bcl-2 啟動(dòng)子有關(guān)[3]。因此,可以看出CHOP 的核內(nèi)轉(zhuǎn)移是其導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡的必要步驟。Chiribau CB 等研究發(fā)現(xiàn),CCAAT 結(jié)合增強(qiáng)蛋白β(CCAATbinding enhancer protein β,C/EBPβ)的亞基LIP(liver inhibitory protein)能夠結(jié)合CHOP,協(xié)助其向核內(nèi)轉(zhuǎn)移,進(jìn)而抑制Bcl-2 表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞凋亡。在心肌肥大小鼠模型中,同樣發(fā)現(xiàn)對(duì)照組及CHOP 基因敲除小鼠心肌細(xì)胞凋亡增加,Bcl-2/Bax 比例降低[4]。Bcl-2 能夠阻斷BH3-only 蛋白(Bad、Bim、Noxa、Puma)介導(dǎo)的線粒體通透性增加,抑制細(xì)胞凋亡。另一理論認(rèn)為,氧化應(yīng)激是CHOP 導(dǎo)致細(xì)胞的根本原因。持續(xù)存在的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激不僅能使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)處于高度氧化狀態(tài),而且誘導(dǎo)胞漿內(nèi)產(chǎn)生ROS。CHOP 調(diào)控的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化酶1α(ER oxidase 1 α,ERO1α)是介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處于氧化重要靶點(diǎn)。在2 型糖尿病小鼠模型中,基因敲除CHOP 能夠有效抑制β細(xì)胞凋亡,這種保護(hù)作用與降低ERO1α、抑制氧化應(yīng)激有關(guān)。最近研究表明,CHOP 能夠誘導(dǎo)ERO1α 激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放通道三磷酸肌醇受體IP3R,調(diào)節(jié)胞漿內(nèi)Ca2+濃度,進(jìn)而控制細(xì)胞存活[5]。此外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的持續(xù)存在,導(dǎo)致的eIf2α磷酸化能夠減少細(xì)胞內(nèi)蛋白合成,減少氧化應(yīng)激和凋亡。GADD34 可以促進(jìn)p-eIf2α 去磷酸化,使上述蛋白抑制作用減弱,而CHOP 正是GADD34 的調(diào)節(jié)蛋白之一。然而,CHOP并不是總是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的。研究發(fā)現(xiàn),在原代神經(jīng)元缺氧模型中,敲除CHOP 基因后增加細(xì)胞對(duì)缺氧和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的敏感性,并降低腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的保護(hù)作用,而細(xì)胞缺氧前CHOP 過表達(dá)能夠有效保護(hù)細(xì)胞的缺氧損傷[6]。這說明CHOP 在某些條件下可能作為一種適應(yīng)性蛋白,抵抗細(xì)胞損害。另外,由于UPR 的復(fù)雜性,在缺氧狀態(tài)下,拮抗細(xì)胞凋亡的因素抵消細(xì)胞凋亡的因素時(shí),盡管CHOP 表達(dá)增加,也可能并不表現(xiàn)出細(xì)胞損害。
3.2 Ire1 通路導(dǎo)致的凋亡途徑 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí),Ire1α 激活后,通過XBP1(S)能夠幫助錯(cuò)誤折疊蛋白反向從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)至胞液,從而減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的負(fù)荷,從而抑制細(xì)胞凋亡。但是,激活的Ire1 同時(shí)能夠與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(tumour necrosis factor receptor associated factor 2,TRAF2)結(jié)合,進(jìn)而激活凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1,ASK1),最終導(dǎo)致JNK 的激活,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活劑毒胡蘿卜素或者衣霉素處理的PC12 細(xì)胞中可見內(nèi)源性ASK1、JNK 激活,而且只有在TRAF2 存在的條件下,Ire1 才能ASK1 與結(jié)合,這說明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上形成Ire1-TRAF2-ASK1 復(fù)合體,進(jìn)而激活A(yù)SK1-JNK 通路。Klee 等通過構(gòu)建內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表達(dá)Bak 的細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)Bim 和Puma 能選擇性地激活I(lǐng)re1-TRAF2 通路,并沒有對(duì)下游的XBP-1 通路沒有影響[7]。但是,在正常細(xì)胞中,不同應(yīng)激狀態(tài)下Ire1 下游信號(hào)通路變化方向并不清楚,如何調(diào)節(jié)Ire1 下游信號(hào)通路控制細(xì)胞的存活需要更深入的研究。
3.3 Caspase-12 信號(hào)通路 Caspase-12 是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激特有的細(xì)胞凋亡蛋白酶,它可以激活caspase-9,進(jìn)而激活caspase-3,從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。已經(jīng)證實(shí),caspase-12 存在于毒胡蘿卜素作用的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞漿側(cè)。caspase-12 基因敲除的小鼠能夠部分抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致的細(xì)胞凋亡。這說明caspase-12 是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡所必需的細(xì)胞凋亡蛋白酶。分化的PC12 細(xì)胞受到毒胡蘿卜素作用后,鈣蛋白酶2 和caspase-3/7 能夠激活caspase-12,活化的caspase-12 再通過caspase-9,進(jìn)一步激活caspase-3,導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。也有研究認(rèn)為,在正常狀態(tài)下,TRAF2 與caspase-12 前體可形成穩(wěn)定的復(fù)合體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí),TRAF2 能夠使caspase-12 前體剪切為活化的caspase-12。但是,UPR 的各信號(hào)通路如何影響caspase-12 激活和凋亡的尚不清楚。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)caspase-12 并不存在于人類細(xì)胞中。在SK-N-SH 和Hela 細(xì)胞中,caspase-4 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)能夠被激活,發(fā)揮類似caspase-12 功能[8]。
大量研究表明,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與帕金森病密切相關(guān)。2007年,Hoozemans 等首次在PD 患者中腦黒質(zhì)區(qū)發(fā)現(xiàn)UPR 的激活,PERK 和eIF2α 免疫反應(yīng)呈陽(yáng)性,并且活化的PERK 存在于α-共核蛋白沉積的神經(jīng)元中[9]。隨著研究的進(jìn)展,人們逐漸認(rèn)識(shí)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在PD 發(fā)病中可能起到至關(guān)重要的作用。
4.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在α-共核蛋白突變型PD 模型中的作用 α-共核蛋白是由SNCA 基因編碼的蛋白,SNCA 基因突變與家族型PD 密切相關(guān)。A53T 突變型α-共核蛋白表達(dá)的細(xì)胞中,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白GRP78、p-eIF2α 表達(dá)增加,同時(shí)敲除caspase-12 基因后,細(xì)胞凋亡減少[10]。這說明SNCA基因突變細(xì)胞凋亡與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)。Jiang 等研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的增加也能相應(yīng)地加劇α-共核蛋白的聚集[10]??梢钥闯?,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和α-共核蛋白聚集之間存在相互促進(jìn)的關(guān)系。Colla 等研究發(fā)現(xiàn),在α-共核蛋白A53T 突變型小鼠腦組織中,α-共核蛋白聚集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)形成有細(xì)胞毒性的低聚合體[11]。α-共核蛋白聚集發(fā)生在癥狀發(fā)生之前,α-共核蛋白不斷聚集導(dǎo)致疾病不斷進(jìn)展。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激拮抗劑salubrinal能夠有效延緩動(dòng)物癥狀加劇,降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)α-共核蛋白聚集[11]。同樣在α-共核蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠中,GRP78 表達(dá)增加,增加的GRP78 可以同α-共核蛋白結(jié)合,導(dǎo)致激活PERK 通路[12]。因此,可以認(rèn)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是α-共核蛋白聚集的發(fā)生地,α-共核蛋白與分子伴侶結(jié)合,引發(fā)UPR,持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激存在引起細(xì)胞凋亡。另一研究認(rèn)為,α-共核蛋白A53T 突變型細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生可能與α-共核蛋白聚集抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。當(dāng)促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的基因Ypt1p/Rab1 表達(dá)增加時(shí),α-共核蛋白的毒性作用降低,反之,則增加。在Rab1 和α-共核蛋白雙表達(dá)多巴胺能細(xì)胞中,Rab1 能夠使多巴胺能神經(jīng)元凋亡減少[13]。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn),α-共核蛋白基因的突變,可使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+通道調(diào)節(jié)受損,導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+平衡破壞,亦可以誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[14]。由此可見,α-共核蛋白導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能受損可能是PD 主要發(fā)病機(jī)制。
4.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在毒素誘導(dǎo)的PD 模型中的作用 在MPTP、6-OHDA 及魚藤酮誘導(dǎo)的PD 模型中,PERK 及Ire1α通路被激活[15],且通過基因水平調(diào)節(jié)這些通路,可以對(duì)DA能神經(jīng)元的存活產(chǎn)生影響。并且發(fā)現(xiàn),這些神經(jīng)毒素造成線粒體功能失調(diào)和氧化應(yīng)激可能是導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的根本原因。但是,Uehara 等[16]發(fā)現(xiàn),在PD 患者及PD 細(xì)胞模型中存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊酶(protein disulfide isomerase,PDI)的S-亞硝基化,導(dǎo)致PDI 的活性受到抑制,導(dǎo)致多聚泛素化蛋白聚集,激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。而另一研究[17]發(fā)現(xiàn),ROS 并不參與魚藤酮誘導(dǎo)的SK-N-MC 早期細(xì)胞死亡,可能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在其中起到更大的作用。因此,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能在PD 的DA 能神經(jīng)元早期死亡中起到更重要的作用,早期干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能PD 治療和預(yù)防具有重要意義。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在PD 的發(fā)病起到至關(guān)重要的作用,針對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的治療策略也在研究與開發(fā)中。
5.1 干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的化學(xué)制劑 目前已發(fā)現(xiàn)大約20余種化學(xué)制劑能夠緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能、維持細(xì)胞活性。Kraskiewicz 等[18]將其分為5 大類型:(1)直接干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路的藥物:如salubrinal、BIX、水楊醛亞胺類似物、黃酮類、胍那芐、STF083010 等;(2)化學(xué)分子伴侶:PBA、TUDCA、TMAO 等;(3)蛋白降解抑制劑:Eeyarestatin、MG132、硼替佐米等;(4)抗氧化類:依達(dá)拉奉、DBM 衍生物、NAC 等;(5)影響Ca2+通路的藥物:丹曲林、咔唑類衍生物等。salubrinal 是最常用的干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的制劑。研究發(fā)現(xiàn),salubrinal 能夠有效保護(hù)衣霉素介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對(duì)PC12 細(xì)胞的損傷,能夠阻斷p-eIf2α 的去磷酸化,維持其磷酸化狀態(tài),從而抑制胞內(nèi)蛋白合成,減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)負(fù)荷,降低細(xì)胞凋亡。在α-共核蛋白A53T 突變型細(xì)胞中,salubrinal 能夠有效減少細(xì)胞凋亡[19]。在α-共核蛋白過表達(dá)的PD 大鼠模型中,salubrinal 不僅能夠延緩動(dòng)物PD 癥狀的發(fā)生,改善運(yùn)動(dòng)功能,而且能夠減少α-共核蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的聚集[11]。但是該研究發(fā)現(xiàn)salubrinal 對(duì)多巴胺能神經(jīng)元的并不具有保護(hù)作用[11]。最近研究發(fā)現(xiàn),salubrinal 能夠減少β-淀粉樣蛋白導(dǎo)致的神經(jīng)元的死亡,不過該研究認(rèn)為salubrinal 發(fā)揮保護(hù)作用并不是由于抑制了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,而是抑制了NF-κB 通路。由此可見,對(duì)于salubrinal 對(duì)神經(jīng)元的作用可能與其損傷形成不同有關(guān)。依達(dá)拉奉是強(qiáng)力地自由基清除劑,具有抗氧化作用。最早在小鼠腦組織缺血缺氧模型中,發(fā)現(xiàn)依達(dá)拉奉不僅能夠減少腦梗死面積、改善神經(jīng)缺損癥狀,而且能夠抑制p-eIF2α 和CHOP 表達(dá),減少caspase-12 的激活。在衣霉素誘導(dǎo)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中,依達(dá)拉奉能夠抑制GRP78 及XBP-1 的水平。這說明依達(dá)拉奉能夠有效保護(hù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致的細(xì)胞凋亡。在魚藤酮誘導(dǎo)的PD 大鼠模型中,依達(dá)拉奉能夠保護(hù)大鼠中腦黒質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元,改善運(yùn)動(dòng)癥狀[20]。在神經(jīng)退行性疾病中,小分子的化學(xué)分子伴侶常被用于減弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。在α-共核蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠中,4-苯基丁酸(4-PBA)能夠改善動(dòng)物運(yùn)動(dòng)癥狀,同時(shí)多巴胺能神經(jīng)元死亡減少[21]。同樣地,另一種分子伴侶?;切苊撗跄懰?TUDCA)能夠保護(hù)MPTP 誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元損傷[22]。丹曲林是一種Ca2+內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放通道蘭尼堿受體抑制劑,臨床上常用于治療上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損傷造成的痙攣性肌張力增高。在短暫大腦中動(dòng)脈閉塞大鼠模型中,丹曲林能夠有效抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,降低p-PERK、p-eIF2α 和CHOP 的表達(dá)水平,同時(shí)有效保護(hù)缺血半暗帶區(qū)的細(xì)胞。在四氫生物蝶呤(BH4)誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元損傷模型中,丹曲林能減少BH4 對(duì)細(xì)胞的毒性作用,這說明丹曲林可能PD 多巴胺能神經(jīng)元凋亡有治療作用[23]??傊?,上述干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的化學(xué)制劑能夠有效保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元,但是其中機(jī)制尚不清楚。PD 等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生與進(jìn)展可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激、炎癥等多種因素共同導(dǎo)致的結(jié)果,并且各種因素之間可能相互影響,所以,關(guān)于干預(yù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的各種制劑對(duì)保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞機(jī)制仍需要更深入的探討。另外一個(gè)重要問題是,一些化學(xué)制劑可能針對(duì)UPR 通路的某特定蛋白進(jìn)行阻斷,但是對(duì)其余通路上蛋白表達(dá)的影響如何,也需要進(jìn)一步研究。
5.2 基因治療 基因治療是正在探索中的較有前景的新療法,用病毒載體進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移,從而在腦的特定區(qū)域通過特異性蛋白質(zhì)表達(dá)來治療PD。將激活形成XBP1s 蛋白通過立體定位注射于小鼠紋狀體,可以有效保護(hù)MPTP 誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元損傷。另外一項(xiàng)研究同時(shí)將表達(dá)α-共核蛋白和GRP78 的腺病毒注入大鼠黒質(zhì)區(qū),發(fā)現(xiàn)GRP78 的過表達(dá)能夠減少α-共核蛋白大鼠模型中多巴胺能神經(jīng)元的死亡、改善動(dòng)物運(yùn)動(dòng)功能,這可能與GRP78 減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)。這兩項(xiàng)研究為通過基因干預(yù)UPR 治療PD 奠定了基礎(chǔ)。隨著PD 基因治療的不斷進(jìn)步,UPR 通路中的基因?qū)⒌玫礁蟮睦谩?/p>
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通過UPR 跨膜蛋白傳遞信息調(diào)節(jié)細(xì)胞的存活。在PD 的早期階段,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能夠有效保護(hù)多巴胺能細(xì)胞。但是持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的存在,能夠激活下游因子導(dǎo)致細(xì)胞死亡。通過調(diào)節(jié)UPR,控制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對(duì)多巴胺能神經(jīng)元造成的損害,或能為治療PD 的新的方法。
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