背景脊髓小脑共济失调3型（Spinocerebellar Ataxia Type 3,SC A3）是一种进行性小脑共济失调,常伴发严重的神经功能障碍。SCA3是发病率最高的脊髓小脑共济失调亚型,在中国发病率达到60%-70%。其典型临床表现为小脑症状,包括行走不稳、口齿不清和眼球震颤,此外,还存在多种非小脑症状。SCA3发病是由于ATXN3基因中胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG）序列异常扩增至56次到87次,CAG异常扩增导致翻译后的蛋白产物容易聚集并产生细胞毒性。然而SCA3确切的发病机制尚未完全阐明,治疗方法仍为对症支持治疗。因此,对SCA3致病机制的探讨以及新药物研发来减轻患者症状和延长生存期的需要十分迫切。SCA3患者来源的神经细胞不易获取,使得该病的研究缺乏可靠的细胞模型。诱导多能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells,iPSCs）打破了这个障碍,其在体外可以定向分化为保留有患者全部遗传信息的神经细胞,从而对SCA3致病机制研究和药物筛选提供可靠的体外细胞模型。高尔基体和线粒体是神经细胞中及其重要的细胞器,高尔基体参与蛋白的加工转运并维持轴突的极性,线粒体为ATP产生的场所,为细胞正常活动提供能量。多种神经退行性疾病中均发现有高尔基体和线粒体结构和功能改变,然而在SCA3患者来源的神经细胞中的变化仍是未知的。目的1.临床收集SCA3病例,获取患者来源的皮肤成纤维细胞、iPSCs来源的神经前体细胞和神经元,检测ataxin-3蛋白的表达和分布来验证体外细胞模型模拟疾病的可靠性。2.观察并研究SCA3患者皮肤成纤维细胞、iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中高尔基体形态和功能的变化,初步探讨SCA3中存在的高尔基体表型变化和潜在的致病机制。3.观察并研究SCA3患者iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中线粒体功能变化,进一步探讨可能的致病机制。方法1.机械分离法获取皮肤成纤维细胞,进一步通过非整合重编程法获取iPSCs,之后使用免疫荧光法、流式细胞术、核型分析和畸胎瘤形成实验等来证明iPSCs的全能性,体外定向分化为神经前体细胞和神经元,使用免疫荧光法和蛋白印迹法对ataxin-3蛋白分布及水平进行检测。2.应用免疫荧光法、蛋白印迹法和透射电镜等技术来探讨疾病不同细胞水平中高尔基体的变化。3.运用蛋白印迹法和流式细胞术检测SCA3中线粒体动力学和功能变化。结果1.成功获取SCA3患者和健康志愿者来源的皮肤成纤维细胞,并得到患者和健康志愿者特异性iPSCs,进一步分化为神经前体细胞和神经元,相关指标鉴定正确。SCA3患者皮肤成纤维细胞以及iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中有异常ataxin-3条带的出现,且神经元中发现有ataxin-3阳性的聚集体。2.在皮肤成纤维细胞中,SCA3患者的高尔基体形态在免疫荧光和透射电镜中出现结构的改变,高尔基体蛋白GM130上调（P＜0.05）、GORASP2下调（P＜0.05）,在iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中也发现有一致的结果。3.SCA3患者iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中线粒体裂变蛋白Mff水平明显上调（P＜0.05）;神经前体细胞中ROS水平和钙离子（Ca2+）水平上升（P＜0.05）,线粒体膜电位水平下调（P＜0.05）,神经前体细胞和神经元中超氧化物歧化酶水平上调（P＜0.05）。结论1.获取SCA3患者和健康志愿者来源的皮肤成纤维细胞以及神经细胞,SCA3组均携带突变的ataxin-3蛋白,这为研究疾病机制和治疗策略提供良好的细胞模型。2.在皮肤成纤维细胞中,SCA3出现高尔基体形态异常和蛋白表达水平改变,在神经细胞中有同样的现象,高尔基体表型变化可能参与SCA3的发生。3.SCA3患者iPSCs来源的神经前体细胞和神经元中存在线粒体动力学和功能障碍,线粒体功能障碍可能参与SCA3的发病。