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帕金森病是一种以运动迟缓、肌强直、静止性震颤等为主要临床表现的神经退行性疾病,多发于中老年人。病理特征主要为中脑黑质致密部多巴胺能神经元变性、纹状体投射纤维丧失以及胶质细胞的增生。其发病机理尚不清楚。目前的治疗仍以多巴胺替代疗法为主,仅能够控制帕金森病的临床症状,却不能够阻止疾病的进展。近年研究发现神经炎症所介导的神经毒性在帕金森病的发生发展过程中起到非常重要的作用,而胶质细胞(特别是小胶质细胞)介导的炎症反应是黑质多巴胺能神经元变性死亡的决定因素。因此,抗炎药物防治帕金森病的研究已日益受到人们的关注。然而,临床上常用的甾体类和非甾体类抗炎药虽然可以减少多巴胺能神经元的变性损伤,但长期使用后造成的毒副作用均限制了其临床应用。所以,抑制小胶质细胞的激活将成为药物开发的新靶点。本研究采用大鼠中脑原代神经元与胶质细胞的混合培养为模型,通过脂多糖激活小胶质细胞,建立炎症/免疫异常细胞模型来观察药物对脂多糖诱导的多巴胺能神经元损伤的保护作用,并分析其可能的作用机制及其对大脑炎症相关基因调控的影响,为进一步治疗帕金森病提供实验依据。
(一)白藜芦醇对脂多糖诱导的多巴胺能神经元损伤的保护作用
白藜芦醇属于非黄酮类多酚化合物,是葡萄皮、花生等植物中的药用有效成分。近年发现白藜芦醇具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎等多种药理活性。尽管有研究表明白藜芦醇对神经退行性疾病模型具有保护作用,但是其对多巴胺能神经元退行性变性脱失的保护机理尚不清楚。本实验采用中脑神经元.胶质细胞联合培养来探索白藜芦醇神经保护作用的机理。结果显示白藜芦醇剂量依赖性地保护多巴胺能神经元免受脂多糖所诱导的神经损伤,其保护作用与抑制小胶质细胞的激活以及各种炎症因子的释放密切相关。白藜芦醇主要通过抑制小胶质细胞内的尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase)的活性从而产生神经保护作用:(1)白藜芦醇降低NADPH oxidase所介导的超氧化物的产生;(2)白藜芦醇抑制NADPH oxidase亚基p47从胞浆转移至胞膜;(3)白藜芦醇对来源于NADPH oxidase缺陷的细胞培养模型并未产生保护作用。此外进一步的研究发现白藜芦醇的神经保护作用与抑制小胶质细胞内的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)以及核转录因子(NF-κB)信号通路的激活有关。
(二)安宫牛黄丸及雄黄对脂多糖诱导的小胶质细胞激活的抑制作用
安宫牛黄丸是中药中极负盛名的急症用药,它来源于清代“瘟病条辩”,是中医治疗高热症的“瘟病三宝”之一。安宫牛黄丸含10%雄黄和10%朱砂。雄黄含砷,朱砂含汞,都是国际社会严格限于药品中的成分。中成药因含雄黄和朱砂在国外被禁用。雄黄和朱砂在安宫牛黄丸中的作用也众说纷纭。本实验采用大鼠原代中脑神经元-胶质细胞联合培养的方法,以脂多糖(LPS)激活小胶质细胞引起炎症反应,观察了安宫牛黄丸、雄黄和朱砂对多巴胺能神经元的作用。结果显示安宫牛黄丸和雄黄能够拮抗LPS对多巴胺能神经元的毒性损伤作用,而朱砂无效。进一步的研究发现安宫牛黄丸和雄黄所产生的神经保护作用与抑制小胶质细胞的激活以及减少其释放活性氧自由基和多种炎性介质密切相关。本实验结果提示,在安宫牛黄丸抗LPS引起的多巴胺能神经元的损伤作用中,雄黄是其抗炎作用的有效成分之一,而朱砂未见神经保护作用。
(三)IKKβ抑制剂对脂多糖所致大鼠多巴胺能神经元损伤的保护作用
核因子(NF-κB)被认为是调节炎症反应的最主要的信号通路。因此,通过调节NF-κB信号通路将成为治疗帕金森病药物开发的主要靶点。NF-κB信号通路主要依靠IKK亚基IKKβ的激活进而引起NF-κB的抑制蛋白(IκB)的磷酸化从而被激活的。COMPOUND A是选择性的IKKβ抑制剂。现已发现其通过选择性抑制NF-κB信号通路从而产生心血管保护作用。本实验首次观察到COMPOUND A的神经保护作用。通过每天皮下给予1 mg/kg COMPOUND A连续7天,发现COMPOUNDA能够抑制直接注射脂多糖(LPS)所引起的脑内黑质部位小胶质细胞的激活,进而对多巴胺能神经元产生保护作用。其作用的具体机制包括:(1)通过抑制小胶质细胞NADPH oxidase的活性从而进一步减少活性氧自由基的释放;(2)通过抑制小胶质细胞内IKKβ的磷酸化从而抑制NF-κB信号通路的激活,最终抑制NF-κB所调控的多种炎性因子的产生。
综上所述,小胶质细胞所介导的神经炎症反应对多巴胺能神经元有明显的损伤作用,在帕金森病的发生发展过程中起到非常关键的作用。本研究发现通过抑制小胶质细胞的激活或减少小胶质细胞释放炎性介质和神经毒性物质可以部分阻止多巴胺能神经元的变性损伤提示抗炎很可能成为减缓帕金森病进展的有效途径之一。