【摘要】：突出退化是很多神經(jīng)退行性疾病的早期病理性過(guò)程,線粒體與突出退化又有著緊密的聯(lián)系。本文分成兩個(gè)部分分別從兩個(gè)方面研究線粒體和神經(jīng)退化的關(guān)系:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體復(fù)合體和線粒體DNA(mtDNA)缺失對(duì)神經(jīng)退化的影響。第一部分中,我們研究了 2A型腓骨肌萎縮癥(CMT2A),一種由于線粒體融合蛋白2(MFN2)突變?cè)斐傻倪z傳性神經(jīng)退行性疾病,CMT2A的一個(gè)顯著臨床特征是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化,然而這種MFN2-線粒體-神經(jīng)退化的具體機(jī)制還不清楚,因此利用體外分化體系建立的CMT2A疾病模型發(fā)現(xiàn)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體復(fù)合體,并且通過(guò)人工接頭蛋白研究了該復(fù)合體結(jié)構(gòu)在神經(jīng)退化中的作用。在這部分的研究中,我們將CMT2A病人的皮膚成纖維細(xì)胞重編程成為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,再誘導(dǎo)分化成為神經(jīng)元細(xì)胞或者定向分化為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞。病人的神經(jīng)元相對(duì)于正常神經(jīng)元出現(xiàn)了退化的特征,在線粒體水平發(fā)生了 Ca2+濃度的異常升高,mPTP的開(kāi)放和運(yùn)動(dòng)能力的下降,在結(jié)構(gòu)上線粒體與重塑后片段化的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出現(xiàn)了耦合:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。在體外和體內(nèi)的神經(jīng)退化誘導(dǎo)模型中,我們也發(fā)現(xiàn)了這種復(fù)合體的存在、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的片段化和線粒體功能的異常。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體耦合復(fù)合體的作用是介導(dǎo)Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向線粒體的傳遞。這種神經(jīng)退化和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)片段化的進(jìn)程是線粒體電勢(shì)依賴的,因?yàn)橥ㄟ^(guò)解偶聯(lián)劑降低線粒體的電勢(shì)能抑制上述進(jìn)程,另外IP3R抑制劑Xestospongin C或者線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)體抑制劑Ru360對(duì)于上述進(jìn)程也有抑制作用。機(jī)制方面,通過(guò)表達(dá)人工內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體接頭蛋白拉近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體的距離并不能導(dǎo)致神經(jīng)退化,但是拉近距離后在激光切斷誘導(dǎo)的神經(jīng)退化模型中加速了退化的進(jìn)程。在表達(dá)接頭蛋白的基礎(chǔ)上加入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放劑TG也會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)退化和線粒體功能的異常。總之,通過(guò)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的CMT2A疾病模型,體外誘導(dǎo)神經(jīng)退化模型和人工接頭蛋白的研究,揭示了 CMT2A的神經(jīng)退化機(jī)制,闡明了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體復(fù)合體在神經(jīng)退化中的作用:介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn),是這幾種神經(jīng)退化的共同機(jī)制。在第二部分中,探討了通過(guò)表達(dá)U12.5建立的mtDNA缺失的rho0神經(jīng)元模型,研究mtDNA缺失對(duì)神經(jīng)退化的影響。在本部分的研究中通過(guò)在體外誘導(dǎo)分化的神經(jīng)元中表達(dá)病毒來(lái)源的UL12.5蛋白,其可以定位于線粒體并降解mtDNA,構(gòu)建出rho0的神經(jīng)元模型。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+通道蛋白R(shí)yR1上調(diào)、胞質(zhì)Ca2+濃度升高、ROS水平增加,線粒體方面Ca2+濃度雖處于正常水平但是更易于誘導(dǎo)升高、mPTP開(kāi)放、電勢(shì)正常但是能夠被oligomycin誘導(dǎo)下降、線粒體運(yùn)動(dòng)不受影響,功能方面代謝發(fā)生了氧化磷酸化向糖酵解的轉(zhuǎn)換、電生理活性降低。Rho0神經(jīng)元本身不發(fā)生退化,而在2-DG模擬的卡路里限制條件下出現(xiàn)了嚴(yán)重的突出退化和神經(jīng)凋亡。在POLG突變來(lái)源的小鼠模型(帶有大量的mtDNA突變)中,卡路里限制會(huì)使得運(yùn)動(dòng)不耐受更加嚴(yán)重�？傊静糠质状卧隗w外構(gòu)建了 rho0神經(jīng)元模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)卡路里限制誘導(dǎo)的退化,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了卡路里限制不利于mtDNA突變的小鼠,提示其可能也并不適合帶有mtDNA突變的病人。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R741

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本文編號(hào)：2449857