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目的:帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,其主要病理学特征是中脑黑质致密带(substantia nigra pars compacta,SNpc)多巴胺(dopamine,DA)能神经元缺失以及路易小体的出现。大量的研究证实,黑质(substantia nigra,SN)部位铁的异常聚集是PD发病的主要原因。铁在脑内的转运有两种主要的途径:转铁蛋白(transferrin,Tf)结合铁和非转铁蛋白结合铁(non-transferrin binding iron,NTBI),其中二价金属离子转运蛋白(divalent metal transporter 1,DMT1)是主要的NTBI转运形式。而铁的转出则是通过铁转运蛋白1(ferroportin 1,FPN1)实现的,FPN1是目前所知唯一一种跨膜的铁转出蛋白。在人类中,不管未分化还是分化的少突胶质细胞,铁的转入都是通过Tf或铁蛋白与转铁蛋白受体1(transferrin receptor1,TfR1)结合介导。在中枢神经系统中,少突胶质细胞是主要的铁染色阳性细胞,而在PD SN中成熟的少突胶质细胞比任何其它细胞对铁的染色更强。成熟的少突胶质细胞是由少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCs)分化而来,OPCs占中枢神经系统分裂细胞的70%以上,OPCs在成熟的过程中,需要大量的铁,这个过程是铁积累的过程。所以少突胶质细胞与PD铁沉积有着极其密切的联系。本室前期研究表明,DA能神经元经过6-OHDA的处理,铁转入蛋白DMT1的表达增加,铁转出蛋白FPN1的表达降低,细胞铁水平增加,该变化受铁调节蛋白(iron regulatory proteins,IRPs)的调控。6-OHDA作用于星形胶质细胞后,DMT1和FPN1的表达同时增加,铁转运能力增强,该过程受低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors,HIFs)的调节。6-OHDA处理小胶质细胞后,DMT1表达增加,FPN1表达不变,细胞内铁的总体水平是升高的,DMT1受IRP1的调控,而FPN1则是由IRP1和Hepcidin共同调控。那么在少突胶质细胞中,给予6-OHDA刺激,少突胶质细胞内铁相关蛋白的变化和调控机制如何?少突胶质细胞在PD的发生中发挥怎样的作用?方法:本研究中我们在人MO3.13少突胶质细胞和原代培养的大鼠OPCs中,应用MTT、免疫荧光染色技术、实时荧光定量PCR、激光共聚焦显微镜、western blots等多种研究方法,探讨6-OHDA对少突胶质细胞铁代谢相关蛋白表达的影响及机制。结果:1.10μM、100μM 6-OHDA处理未分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,IRP1蛋白表达显著升高,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.05,n=6;100μM,P<0.01,n=3)。FPN1蛋白表达明显降低,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.001,n=7;100μM,P<0.001,n=3)。TfR1蛋白表达升高,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.05,n=4;100μM,P<0.001,n=4)。2.10μM、100μM 6-OHDA处理未分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,FPN1的mRNA表达明显降低,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.001,n=4;100μM,P<0.001,n=4);100μM组降低幅度大于10μM组,差别有统计学意义(P<0.01,n=4)。TfR1的mRNA表达显著升高,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.05,n=4;100μM,P<0.001,n=4);100μM组升高幅度大于10μM组,差别有统计学意义(P<0.05,n=4)。3.10μM、100μM 6-OHDA处理未分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,与对照组相比,荧光的强度明显减弱,表明实验组细胞摄入的铁明显高于对照组,差别有统计学意义(10μM,P<0.001,n=4;100μM,P<0.001,n=4)。4.10μM、100μM 6-OHDA处理未分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,IL-1β的mRNA表达显著升高,与对照组相比,差异有统计学意义(100μM,P<0.01,n=5);100μM组升高幅度大于10μM组,差别有统计学意义(P<0.05,n=5)。TNF-α的mRNA表达显著升高,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.05,n=3;100μM,P<0.01,n=4)。5.10μM、100μM 6-OHDA处理分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,IRP1蛋白表达显著降低,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.05,n=3;100μM,P<0.01,n=4)。FPN1蛋白表达显著升高,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.05,n=4;100μM,P<0.01,n=4)。TfR1蛋白表达显著降低,与对照组相比,差异有统计学意义(10μM,P<0.01,n=4;100μM,P<0.05,n=3)。6.10μM、100μM 6-OHDA处理分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,FPN1的mRNA表达显著升高,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.01,n=4;100μM,P<0.05,n=3)。TfR1的mRNA表达显著降低,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.05,n=3;100μM,P<0.05,n=5)。7.10μM、100μM 6-OHDA处理分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,细胞对铁的摄取减弱,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.01,n=5;100μM,P<0.001,n=5)。8.10μM、100μM 6-OHDA处理分化的MO3.13少突胶质细胞24 h,IL-1β的mRNA表达显著升高,与对照组相比,差别有统计学意义(100μM,P<0.01,n=5);100μM组升高幅度大于10μM组,差别有统计学意义(P<0.01,n=3)。TNF-α的mRN A表达显著降低,与对照组相比,差别有统计学意义(10μM,P<0.01,n=5;100μM,P<0.001,n=4)。9.6-OHDA制备的单侧损毁大鼠PD模型中,损毁侧SN的OPCs数量明显升高,与对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05,n=5)。10.10μM 6-OHDA处理原代培养的大鼠OPCs 24 h,IRP1蛋白表达明显升高,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05,n=3)。FPN1蛋白表达降低,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05,n=5)。TfR1蛋白表达升高,与对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01,n=4)。结论:综上所述,6-OHDA能引起未分化的MO3.13少突胶质细胞铁转入蛋白TfR1表达增加,铁转出蛋白FPN1表达降低,其机制可能与IRP1的表达上调有关。6-OHDA能引起分化的MO3.13少突胶质细胞铁转入蛋白TfR1表达降低,铁转出蛋白FPN1表达增加,其机制可能与IRP1的表达下调有关。6-OHDA能增加未分化的MO3.13少突胶质细胞IL-1β与TNF-αmRNA的表达增加;6-OHDA能增加分化的MO3.13少突胶质细胞IL-1βmRNA的表达,降低TNF-αmRNA的表达。6-OHDA能促使OPCs增殖。该研究结果说明:6-OHDA能增加未分化少突胶质细胞内铁含量和炎性因子的表达,促进未分化的少突胶质细胞增殖;当细胞分化后,细胞对铁的需求减少,不会再摄取更多铁。因此,PD SN铁沉积主要在少突胶质细胞,其机制可能与氧化应激造成OPCs增殖分化,使细胞对铁需求增加有关。