PARP-1/AIF通路介导戊二酸尿症Ⅰ型大鼠大脑皮质损伤的机制研究

作     者：樊彩芳 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗强

授予年度：2015年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100204[医学-神经病学] 10[医学] 

主      题：戊二酸 额颞叶 多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1 凋亡诱导因子 

摘      要：背景及目的戊二酸尿症Ⅰ型是戊二酰辅酶A脱氢酶缺陷引起的常染色体隐性遗传性疾病。致病基因定位于19p13.2。该病的生化特征是戊二酸、三羟戊二酸和戊烯二酸等有害代谢产物累积体液和组织中。临床表现主要为大头畸形、进行性肌张力异常和运动障碍。患儿常在生后6-36月非特异性疾病(如感染、免疫接种、手术等所致高代谢状态下)引发急性脑病危象,导致急性纹状体和皮质损害,重者可危及生命。在影像学上,GAⅠ患者表现出特异性的年龄-脑区依赖性的神经病理损害特征,包括额颞叶皮质萎缩、纹状体退行性变、脑白质营养不良、大脑外侧裂增宽等。近年来的研究热点多集中在兴奋性神经毒性、氧化应激和能量障碍等,但具体的发病机制尚未明确。Parthanatos是近几年发现的一种新的PARP-1依赖的细胞死亡通路,以PARP-1激活为基础,消耗NAD+,从而生成PAR,促使AIF从线粒体转位到细胞核,引起染色质凝集和DNA大片段化,诱导细胞死亡。PARP具有聚合核苷酸和进行蛋白修饰的作用,而PARP-1在PARP家族中含量最高,起主要的DNA修复功能。轻微的DNA损伤可适度激活PARP,修复DNA,使细胞存活。而大面积DNA断裂使PARP过度激活,推进细胞死亡进程。研究发现抑制PARP-1具有神经保护作用,有望成为治疗该类疾病的新靶点。PJ34是一种竞争性、选择性PARP-1/2抑制剂,在帕金森病、缺血再灌注损伤、糖尿病等疾病中起保护作用。本实验拟通过新生乳鼠慢性皮下注射戊二酸,制作戊二酸血症I型模型,并腹腔注射PARP-1抑制剂,组织学观察各组实验鼠额叶和颞叶神经细胞的病理形态改变,检测额叶和颞叶中PARP-1和AIF蛋白表达水平,进而从动物水平探讨Parthanatos通路在戊二酸致大鼠脑损伤中的分子机制,以及PARP-1抑制剂对皮质神经元的保护作用,筛选临床干预靶点,为治疗提供理论基础。方法1、新生SD雄性大鼠随机分为5组:正常对照组(NS)、低剂量戊二酸组(LGA)、高剂量戊二酸组(HGA)、低剂量+保护剂组(LGA+PJ34)和高剂量+保护剂组(HGA+PJ34)。2、生后第4 d开始给药,LGA组和HGA组分别以5μmol/g和10μmol/g的计量颈背部皮下注射戊二酸,NS组以5μmol/g颈背部皮下注射生理盐水。保护剂(PJ34)于每天第一次给药前30min以10mg/kg的计量腹腔注射。给药时间:7:30,15:00,22:30。连续给药20 d(生后第23 d),最后一次给药12h后开始取材。3、统计学分析各组实验鼠每日体重增长,HE染色观察其额叶和颞叶神经细胞病理变化,Western blot检测额颞叶中PARP-1和AIF蛋白表达水平。结果1、HGA组存活率明显低于其他各组。给药期间,LGA组和NS组的体重增加无显著差异;给药1～20天,HGA组体重增加明显低于NS组和LGA组,在给药前7d,体重增加最慢,随着给药时间延长,体重增加趋势有所上升;PJ34可明显改善高剂量GA引起的乳鼠体重增加迟缓,而LGA+PJ34组和LGA组体重增加无显著性差异。给药时间越长,各实验组体重增加差异逐渐缩短。2、组织病理学发现GA导致额叶和颞叶细胞形态发生变化,排列紊乱,细胞空泡样变,染色质凝集。HGA较LGA变化更加明显。保护剂PJ34可以改善GA导致的神经细胞形态学变化,细胞形态改善,排列较为规律,空泡样变减少。3、皮下注射GA能引起额叶和颞叶组织PARP-1、AIF表达均高于生理盐水组,并且HGA组的表达水平高于LGA组。保护剂PJ34可以抑制GA诱导的PARP-1、AIF在额叶和颞叶的表达。结论***可诱导乳鼠PARP-1和AIF表达增多,提示Parthanatos通路在GAⅠ的神经损伤过程中起到一定作用。***-1特异性抑制剂PJ34减弱戊二酸诱导的额颞叶皮质神经元的PARP-1激活和AIF核转位,起到保护作用,为GAⅠ的临床治疗提供了新的方向。