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研究背景帕金森病（Parkinson’ s disease,PD）是一种目前常见的中老年神经系统退行性疾病,此病具有一些特征性的运动症状,包括静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍等。帕金森病的病理生理特征是黑质以及纹状体多巴胺能神经元的选择性缺失,与α-突触核蛋白异常沉积、线粒体功能障碍、溶酶体或囊泡转运障碍和神经炎症的复杂相互作用有关。文献报道,无论是帕金森病患者还是动物模型中,神经炎症在帕金森病的发病机制中起着至关重要的作用。帕金森病患者的尸检中发现黑质内存在小胶质细胞的激活、T淋巴细胞的浸润以及各种促炎因子的释放等,帕金森病患者的影像学研究也证实在多巴胺能神经元减少的同时伴随着小胶质细胞激活的增多,此外在帕金森患者的血液及脑脊液中都发现促炎因子的水平升高。其中小胶质细胞是神经炎症过程中起主要作用的细胞,它的功能与外周中的巨噬细胞的功能相似。小胶质细胞受到刺激激活后会由分支状的静息状态向阿米巴样的活化状态转化,活化的小胶质细胞会产生大量的促炎介质。这些促炎介质会导致其周围的多巴胺能神经元受到损伤并释放出相应的损伤相关分子模式,而后者则进一步激活更多的小胶质细胞从而产生更多的促炎介质,最终导致多巴胺能神经元发生变性死亡。因此,干预神经炎症反应的进程,可能是治疗PD的一个潜在靶点。生长分化因子15（growth differentiation factor 15,GDF15）为转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）超家族的成员之一。GDF15被认为可以发挥抗炎和免疫抑制作用,这在心肌梗死、动脉粥样硬化和类风湿的疾病模型中已经得到验证。GDF15广泛分布于中枢及外周神经系统,如脉络丛、皮质、海马、纹状体、脑桥和延髓等,已发现GDF15在帕金森病患者外周血中升高,并且与PD的病程有关。所以,我们推测GDF15可能通过抑制小胶质细胞所介导的神经炎症反应,进而在PD中起到神经保护的作用。研究方法1.体外培养BV2细胞,给予不同浓度LPS刺激BV2细胞,收取细胞后采用real time RT-PCR检测TNF-α、IL-1 β、iNOS和COX-2等炎症因子mRNA水平的表达变化。2.体外培养BV2细胞,对BV2细胞进行外源性GDF15预处理及LPS刺激,real time RT-PCR检测TNF-α、IL-1 β、iNOS和COX-2等炎症因子mRNA水平的表达变化;western blot 观察 STAT3、P-STAT3、P65、P-P65、ERK1/2、P-ERK1/2 蛋白的表达情况;使用显微镜观察小胶质细胞形态的变化;免疫荧光染色观察P65核内转移。3.利用GDF15基因敲除的小鼠构建LPS诱导的神经炎症模型,real time RT-PCR检测黑质、纹状体TNF-α、IL-1 β、iNOS和COX-2等炎症因子mRNA水平的表达变化;western blot 观察黑质、纹状体 STAT3、P-STAT3、P65、P-P65、ERK1/2、P-ERK1/2蛋白的表达情况。4.体外培养BV2细胞,给予不同浓度的鱼藤酮刺激,CCK8观察鱼藤酮对BV2细胞存活的影响。5.体外培养BV2细胞,对BV2细胞进行外源性GDF15预处理及鱼藤酮刺激,real time RT-PCR检测TNF-α、IL-1 β等炎症因子mRNA水平的表达变化;western blot观察P65、P-P65、p38、p-p38蛋白的表达情况。6.利用GDF15基因敲除的小鼠构建鱼藤酮诱导的帕金森病模型,记录不同分组小鼠在造模过程中体重的变化,并进行转棒实验、爬杆实验、抓力实验、步态实验等行为学实验的检测;real time RT-PCR检测黑质、纹状体TNF-α、IL-1 β等炎症因子mRNA水平的表达变化;western blot观察黑质、纹状体P65、P-P65、p38、p-p38蛋白的表达情况。研究结果1.GDF15可以抑制BV2细胞中LPS诱导的神经炎症,降低TNF-α、IL-1 β、iNOS和COX-2的表达,并抑制STAT3、P65、ERK1/2等蛋白的磷酸化,减少P65的核内转移。2.在LPS诱导的小鼠模型中,GDF15敲除导致TNF-α、IL-1 β、iNOS和COX-2的表达均升高,STAT3、P65、ERK1/2等蛋白的磷酸化增加。3.GDF15可以抑制BV2细胞中鱼藤酮诱导的炎症,降低TNF-α、IL-1 β的表达,并抑制P65、p38蛋白的磷酸化。4.在鱼藤酮诱导的小鼠模型中,腹腔注射过程中,GDF15敲除造模小鼠体重下降早于野生造模小鼠;转棒实验中,GDF15敲除造模小鼠和野生造模小鼠在棒时间差异有统计学意义;GDF15敲除导致TNF-α、IL-1β的表达升高,P65、p38等蛋白的磷酸化增加。研究结论GDF15在LPS诱导的神经炎症模型中可能通过STAT3/P65/ERK信号通路抑制炎症反应;在鱼藤酮诱导的帕金森病模型中可能通过P65/p38信号通路抑制炎症,从而在帕金森病中发挥保护作用。