噻唑烷二酮在帕金森病体内外对多巴胺能神经元的神经保护作用及其机制

Neuroprotective Effect and Mechanism of Thiazolidinedione on Dopaminergic Neurons In Vivo and In Vitro in Parkinson's Disease.

作者信息Yanqin Wang, Weilin Zhao, Ge Li, Jinhu Chen, Xin Guan, Xi Chen, Zhenlong Guan
PMID28356907
期刊PPAR Res
发布时间2017
DOI10.1155/2017/4089214

实验完整度

包含体内动物模型(C57BL/6小鼠MPTP模型)和体外细胞模型(SH-SY5Y细胞MPP+模型),并进行行为学、免疫荧光、透射电镜、Western blot及补充材料中的细胞存活和凋亡检测,涉及功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠MPTP诱导的帕金森病模型 SH-SY5Y细胞MPP+诱导的帕金森病细胞模型

重点核对

MPTP剂量:30 mg/kg体重,连续5天腹腔注射 吡格列酮剂量:10、20、40 mg/kg,每日灌胃17天 MPP+浓度:1 mmol/L,处理24小时 2,4-噻唑烷二酮浓度:0.01、0.1、1、10 μmol/L 每组动物数:行为学及免疫荧光每组6只,蛋白表达及电镜每组4只

摘要

本研究旨在探讨噻唑烷二酮吡格列酮在MPP+/MPTP诱导的帕金森病体外和体内模型中的神经保护作用及机制。体内实验结果表明,口服吡格列酮可显著改善MPTP损伤的行为症状,并增加吡格列酮干预组酪氨酸羟化酶阳性神经元的存活。此外,口服吡格列酮增加了过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PGC-1α)的表达,增加了线粒体的数量,并观察到线粒体超微结构的改善。体外研究表明,2,4-噻唑烷二酮可增加调节线粒体功能的分子水平,包括PGC-1α、核呼吸因子1(NRF1)、NRF2和线粒体融合蛋白2(Mfn2),并抑制线粒体分裂蛋白1(Fis1)。我们发现,与对照组相比,MPP+处理组中Bcl-2和ERK的蛋白水平降低。而2,4-噻唑烷二酮处理可逆转这一效应,使Bcl-2和ERK表达水平升高。我们还观察到凋亡蛋白Bax的水平与Bcl-2和ERK水平呈相反变化。本研究结果证实,吡格列酮/2,4-噻唑烷二酮能够激活PGC-1α,通过调节线粒体功能防止多巴胺能神经元损伤并恢复线粒体超微结构。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
噻唑烷二酮类化合物(吡格列酮/2,4-噻唑烷二酮)能否在帕金森病体内外模型中保护多巴胺能神经元,其机制是否涉及PGC-1α介导的线粒体功能调节?
核心机制
吡格列酮/2,4-噻唑烷二酮通过激活PGC-1α,上调NRF1、NRF2和Mfn2,下调Fis1,调节线粒体功能,并调节Bcl-2、Bax和ERK表达,从而发挥神经保护作用。
主要证据
体内实验显示吡格列酮改善MPTP小鼠行为障碍、增加TH阳性神经元存活和PGC-1α表达、改善线粒体超微结构;体外实验显示2,4-噻唑烷二酮升高PGC-1α、NRF1、NRF2和Mfn2水平,降低Fis1水平,并逆转MPP+引起的Bcl-2和ERK降低及Bax升高。
研究意义
研究证实噻唑烷二酮类化合物通过激活PGC-1α调节线粒体功能发挥神经保护作用,为帕金森病的预防和治疗提供了潜在药物靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体内动物模型建立与药物干预

评估吡格列酮对MPTP诱导的帕金森病小鼠模型的保护作用

C57BL/6小鼠随机分为对照组、吡格列酮组、MPTP组及三个吡格列酮干预组(10、20、40 mg/kg)。MPTP(30 mg/kg)连续5天腹腔注射,吡格列酮灌胃17天。通过行为学测试评估运动功能。

2

免疫荧光检测TH和PGC-1α表达

检测多巴胺能神经元存活和PGC-1α表达变化

末次MPTP注射后第三天,灌注固定脑组织,制作冠状切片,进行TH和PGC-1α免疫荧光染色,计数SNc区TH阳性神经元和SN区PGC-1α阳性细胞。

3

透射电镜观察线粒体超微结构

观察吡格列酮对MPTP损伤后SNc区线粒体超微结构的影响

灌注固定后取含SN的中脑组织,制作超薄切片,透射电镜下观察线粒体形态和数量。

4

体外细胞模型建立与药物处理

评估2,4-噻唑烷二酮对MPP+诱导的SH-SY5Y细胞损伤的保护作用及机制

SH-SY5Y细胞培养后分为对照组、MPP+组和2,4-噻唑烷二酮干预组(0.01、0.1、1、10 μM)。MPP+(1 mmol/L)和不同浓度2,4-噻唑烷二酮同时处理24小时。

5

Western blot检测蛋白表达

检测线粒体功能相关蛋白(PGC-1α、NRF1、NRF2、Fis1、Mfn2)及凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、ERK)的表达水平

收集细胞和脑组织,提取蛋白,SDS-PAGE电泳后转膜,用特异性抗体孵育,化学发光检测。

6

统计学分析

比较各组间差异

数据以mean±SD表示,采用SPSS 13.0进行单因素方差分析(ANOVA)和LSD事后检验,显著性水平α=0.05。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
盐酸吡格列酮片Takeda Pharmaceutical Company Limited--
2,4-噻唑烷二酮Sigma-Aldrich--
1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶Sigma-Aldrich--
1-甲基-4-苯基吡啶离子Sigma-Aldrich--
抗酪氨酸羟化酶抗体Sigma-AldrichT8700
抗PGC-1α抗体MilliporeST1202
抗NRF1抗体Proteintech12482-1-AP
抗NRF2抗体Proteintech21542-1-AP
抗Fis1抗体Proteintech10956-1-AP
抗Mfn2抗体Proteintech12186-1-AP
抗Bcl-2抗体ImmunoWay Biotechnology CompanyYT5756
抗Bax抗体ImmunoWay Biotechnology CompanyYT0459
抗ERK抗体Abgent Wuxi CoAM2189b
TRITC标记二抗GSGB-Bio--
抗β-actin抗体Bioss Company--
HRP标记二抗Beijing ZSGB-Bio CoZB2301或106912
DMEM培养基文中未明确说明--
透射电子显微镜(H-7650)文中未明确说明H-7650
荧光显微镜(Olympus BX51)OlympusBX51

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型构建与药物干预
MPTP剂量、给药途径和频率;吡格列酮剂量和给药时间;动物品系、性别、体重和随机分组方案;每组动物数
阅读提示:查看Methods 2.1和2.3节
行为学测试
测试时间点(首次MPTP注射前和末次注射后2小时);自主活动测试记录时间;游泳测试水深、温度及记录时间;转棒测试转速和记录时间
阅读提示:查看Methods 2.5节
免疫荧光
灌注固定液成分和体积;蔗糖浓度和后固定时间;切片厚度;一抗稀释比例和二抗稀释度;封片剂
阅读提示:查看Methods 2.6节
透射电镜
固定液成分和浓度;锇酸后固定时间;脱水步骤;包埋剂和固化条件;超薄切片厚度;染色液及浓度;成像电压
阅读提示:查看Methods 2.7节
细胞培养与处理
细胞系来源和培养条件(培养基、FBS浓度、抗生素);细胞接种密度和培养时间;MPP+和2,4-噻唑烷二酮的处理浓度和处理时间
阅读提示:查看Methods 2.4节
Western blot
蛋白提取方法(裂解液成分);上样量;SDS-PAGE凝胶浓度;转膜条件;一抗和二抗稀释比例;内参抗体
阅读提示:查看Methods 2.8节
统计分析
统计方法(ANOVA、LSD检验);每组样本量;显著性水平
阅读提示:查看Methods 2.9节