天麻素改善泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体通路的活性以降解突变亨廷顿蛋白

天麻素是天麻（中药名“天麻”）的主要化学成分，天麻在传统中医中用于治疗多种神经系统疾病，包括头痛、癫痫、中风和记忆丧失。据我们所知，天麻素对亨廷顿病（HD）是否具有治疗作用尚不清楚。在本研究中，我们通过使用转染N端突变亨廷顿蛋白Q74的PC12细胞，评估了天麻素对突变亨廷顿蛋白（mHtt）降解的影响。我们发现，0.1–100 μM的天麻素在孵育24–48小时后对Q23和Q74 PC12细胞的存活率没有影响。泛素-蛋白酶体系统（UPS）是清除真核细胞中错误折叠蛋白的主要系统。突变Htt显著上调总泛素化蛋白（Ub）的表达，降低胰凝乳蛋白酶样、胰蛋白酶样和半胱天冬酶样肽酶活性，并减少20S蛋白酶体与mHtt的共定位。天麻素（25 μM）减轻了上述所有病理变化，且天麻素对mHtt的调节作用被蛋白酶体抑制剂MG132消除。自噬-溶酶体通路（ALP）是另一种错误折叠蛋白降解系统。虽然天麻素下调了自噬标志物（LC3II和P62）的表达，但它增加了LC3II与溶酶体相关膜蛋白1（LAMP1）的共定位，这表明ALP被激活。此外，天麻素阻止了mHtt诱导的PC12细胞神经元损伤。天麻素对Q74 PC12细胞中的mHtt具有选择性作用，对Q23和其他含有长CAG重复序列的基因（如Rbm33（10个CAG重复）和Hcn1（>30个CAG重复））编码的蛋白质没有影响。此外，口服100 mg/kg天麻素增加了B6-hHTT130-N转基因小鼠的握力并减少了mHtt聚集体。与其他小分子在HD小鼠中的实验相比，这是一个高剂量（100 mg/kg天麻素）。我们将在下一步研究中设计更多剂量以评估天麻素抑制mHtt作用的剂量-反应关系。总之，天麻素可以通过激活UPS和ALP促进mHtt的降解，使其成为HD的潜在治疗药物。