SNAREs复合体介导星形胶质细胞输出线粒体在帕金森病中的保护性作用及分子机制研究
批准号:
82101333
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
程筱雨
依托单位:
学科分类:
运动障碍性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
程筱雨
中文摘要
帕金森病(PD)发病与线粒体功能障碍密切相关,目前尚无治愈手段。近年来发现的“线粒体转移”被认为是向疾病细胞补充线粒体的重要机制。我们报道了,人源诱导多能干细胞 (hiPSCs)分化的星形胶质细胞向PD模型中的多巴胺能(DA)神经元输送健康线粒体,并发挥神经保护作用。而星形胶质细胞作为线粒体供体,其输出线粒体的分子机制未明,亟待深入研究。我们进一步研究发现,星形胶质细胞向胞外释放线粒体,而SNAREs家族成员STX17、VAMP3和SNAP23分别敲减后,线粒体释放效率显著降低。由此提出假说:星形胶质细胞依赖SNAREs复合体的组装与解聚驱动线粒体释放,进而为PD模型中的DA神经元输送健康线粒体,修复受损的DA神经元。本项目将从动物、细胞、分子水平,系统阐明星形胶质细胞输出线粒体的分子机制及其神经保护作用,为PD治疗提供新靶点。
英文摘要
Parkinson's disease (PD) is closely related to mitochondrial dysfunction. However, there is no curative treatment. In recent years, the mitochondrial transfer is considered to be an important approach of supplement mitochondria to diseased cells. We have reported that human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)-derived astrocytes protect dopaminergic (DA) neurons in the PD model by supplying healthy mitochondria. However, the mechanism of donating mitochondria is unclear. We further found functional mitochondria in astrocyte-derived conditioned medium, and the knockdown of SNAREs family members STX17, VAMP3, and SNAP23 significantly reduced the mitochondrial output. We next hypothesized that the assembly and depolymerization of the SNAREs complex drove the release of mitochondria, and then transferred healthy mitochondria to DA neurons in the PD model and played a protective role. This project will elucidate the molecular mechanism and neuroprotective effect of astrocytic mitochondria transfer in the animal, cellular, and molecular levels, which provides a new approach for PD.
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是第二常见的神经退行性疾病,患病人数逐年上涨,具有较高的致残性且无有效治愈方法,因此探索其发病机制及治疗策略具有重大意义。.胞间“线粒体转移”是近年来备受关注的研究热点。我们前期报道了PD模型中存在线粒体胞间转移现象,并证明了其在PD模型中的神经保护作用。本课题在前期基础上,进一步证明了,携带LRRK2 G2019S突变PD患者中线粒体转移这一内源性神经保护性作用较健康人低下,并且阐明了星形胶质细胞输出线粒体的具体分子机制。.本课题利用iPSCs重编程技术和诱导分化技术,构建携带LRRK2 G2019S突变的星形胶质细胞和DA神经元,并建立“星形胶质细胞-DA神经元”共培养体系,研究结果表明:1、携带LRRK2 G2019S突变PD患者的线粒体转移效率较健康人低下,LRRK2 G2019S协同环境毒素鱼藤酮共同损伤线粒体转移;2、SNAREs复合体关键蛋白STX17敲减后,线粒体转移效率显著降低,SANP23、VAMP3敲减后线粒体转移效率降低,但无统计学差异;3、STX17、SANP23、VAMP3三个蛋白不存在共定位,STX17和TOM20存在共定位,而SANP23、VAMP3同TOM20不存在共定位;4、Drp1蛋白敲减后线粒体转移显著降低,且Drp1和STX7存在相互作用;5、鱼藤酮和LRRK2 G2019S突变均提高Drp1的磷酸化水平,而Drp1磷酸化抑制剂DUSP6促进STX7和线粒体外膜蛋白TOM20共定位、促进线粒体转移、逆转鱼藤酮与LRRK2 G2019突变所致的神经元损伤。.综上,本课题阐明了,细胞间线粒体转移是一种内源性神经修复机制,LRRK2 G2019S突变与鱼藤酮均损伤线粒体转移,并导致DA神经元的损伤。LRRK2 G2019S突变增加了Drp1的磷酸化水平,导致STX17从线粒体分离,参与线粒体输出功能障碍。而Drp1抑制剂DUSP6可以降低星形胶质细胞中p616-Drp1的水平,并可以挽救线粒体转移功能障碍和DA神经元的损伤。.这些发现揭示了LRRK2 G2019S突变的致病机制,证明了DUSP6可以挽救LRRK2 G2019S突变携带者和非携带者的线粒体转移损伤,为PD的发病机制和潜在治疗靶点提供了新的见解。
国内基金
海外基金