文摘
帕金森病(PD)是一种神经退行性疾病的特点是慢性炎症。核转录因子B (NF -B)是一个家庭的诱导转录因子表达各种各样的细胞和组织,包括小胶质细胞、星形胶质细胞、神经元和经典的NF -B通路起着关键作用的激活和调节炎性介质生产期间炎症。激活的古典NF -B通路介导通过IKK激酶复杂的活动,它包含一个heterotrimer IKK、IKK、IKK子单元。针对NF -B已被建议作为一种方法治疗急性和慢性炎症条件,要么IKK和抑制剂特定的使用或IKK现在已经发现抑制神经退化TH + DA-producing神经元在帕金森病小鼠和灵长类动物模型。这些研究表明,针对经典通路的NF -B通过抑制IKK复杂可以作为一种有用的治疗帕金森病的治疗方法。
1。介绍
帕金森病(PD)是一种进行性退化性疾病的中枢神经系统(CNS)损伤导致的运动技能和语言,以及其他功能。尽管这种疾病机制,最终导致PD仍不清楚,相信PD的渐进性质特点是慢性inflammation-induced神经退化的黑质内产生多巴胺的神经细胞(SN)和纹状体(1- - - - - -4]。现在是有据可查的,小胶质激活导致多巴胺神经元的损失(DA-neurons)。小胶质细胞激活的前提下在PD支持后期的分析从PD患者的大脑,它提供了明确的证据表明小胶质细胞激活的SN。PD患者的大脑中,大量的人类白细胞抗原(HLA-DR)和SN CD11b-positive活性小胶质细胞被发现,一个地区的变性DA-neurons是最突出的5- - - - - -8]。此外,促炎介质的水平,包括肿瘤坏死因子α,il - 1β、il - 6和类花生酸升高在大脑和外周血单核细胞(PBMCs) PD患者的6,7]。亚硝酸盐在脑脊液以及增加诱导一氧化氮合酶的表达(间接宾语)在SN PD患者被发现(9,10]。所有的这些发现提供了有力的支持协会的炎症和PD。这些炎症介质被证明具有很强的神经毒性影响DA-neurons [1,11- - - - - -14),和中央细胞参与炎症反应的启动和执行小胶质细胞在中枢神经系统内。小胶质细胞的促炎症反应主要是由转录因子NF -κB,这是激活炎性信号和控制大部分的基因表达产生的炎症介质小胶质细胞。理解炎症PD的病因的作用,开发有效的抗炎疗法针对NF -κB小胶质细胞的活动,确定这些NF -的疗效κB抑制剂防止DA-neurons变性特别感兴趣的是治疗方法旨在阻止和逆转PD的削弱。
2。小胶质细胞,PD,炎症和机制
PD的病因表明慢性炎症介质如肿瘤坏死因子的生产α、一氧化氮(NO)和il - 1β协调大量的神经组织破坏,产生这些介质的主要细胞在中枢神经系统内小胶质细胞。几个代理直接激活小胶质细胞可以诱导神经毒性DA-producing神经元在体外和在活的有机体内。这些包括有限合伙人(14),f-Met-Leu-Phe (fMLP),β淀粉样肽(15,帕金16)、聚合或硝化-α-核蛋白(17]。此外,一些直接的神经毒素如1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine注射(MPTP药物)和6-hydroxydopamine (6-OHDA)可以激活小胶质细胞通过释放细胞内容,导致恶化的神经毒性(18- - - - - -21]。也有很强的相关性之间的感应环境因素导致大脑内的炎症反应,包括创伤性脑损伤(22,23)和感染(24),而最终的PD的发病。一旦激活,小胶质细胞产生多种炎症介质,能促进先天免疫反应,包括炎性细胞因子、趋化因子、前列腺素和白细胞三烯,不,活性氧(ROS)和谷氨酸。
图1提出我们的模型在神经变性炎症在进步的作用在PD。炎性信号如感染、创伤、压力、或暴露于环境因素可以直接激活小胶质细胞。激活的小胶质细胞,巨噬细胞等进行变化,增强他们的杀菌剂的有效性和调节炎症免疫反应的能力。这些变化包括吞噬能力增强,微生物杀死,抗原表达和炎性细胞因子的生产。激活的小胶质细胞分泌这些炎性细胞因子,如肿瘤坏死因子-α,il - 1β,MIP-1α,il - 6 (25],它既能招募新的炎症细胞以及导致DA神经元的直接杀死。
激活的小胶质细胞也释放不,这是由诱导一氧化氮合酶(间接宾语)26]。此外,小胶质细胞的激活导致增强呼吸爆发活动。小胶质呼吸爆发的特点是释放各种活性氧(ROS)包括超氧化物自由基和过氧化氢。现在很清楚,许多炎症介质由活化的小胶质细胞可以在神经细胞培养积极引发细胞凋亡。这些介质包括肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α)[27一氧化氮(NO), interleukin-1β(IL-1b cathepsin-B) (7,28),谷氨酸29日,30.,引发31日],ROS (10]。高水平升高的几个这些炎症介质(TNF, PGE2, il - 1β可以发现,il - 6)在PD患者的脑脊液(CSF),以及在PD患者的大脑SNpc组织分析在死后尸检7,9,10,27,32,33]。有趣的是,NF -κB所有这些需要激活介质是由小胶质细胞产生。此外,小胶质细胞被激活后的死亡DA-neurons从直接影响炎症损伤或注射等DA-neurotoxins MPTP药物或6-OHDA。它也发现intranigral和/或血浆TNF水平仍然高企MPTP-treated啮齿动物和非人灵长类动物一年之后政府的神经毒素34]。一旦激活小胶质细胞释放毒害神经的炎症介质,进一步DA神经元损害结果发生在活性microgliosis的一代,一个过程是一个自我实现的循环导致持续的慢性神经炎症,导致PD进步神经退化。这个过程导致的慢性疾病和神经损害长期持续的时间。因此,干预与抗炎试剂如NF -κB抑制剂可以抑制函数的初始活化小胶质细胞或停止发生在活性microgliosis的持续激活,这种慢性炎症状态的标志。最终,活性microgliosis,如果任其发展,将导致破坏DA-producing神经元。
3所示。生物学的NF -κB
许多炎症介质参与炎症和DA神经退化在PD有一个共同的特点:他们在小胶质细胞表达主要是由NF -κ转录因子NF - bκB,在1986年第一次描述了由大卫·巴尔的摩的集团作为转录因子是必不可少的鼠标kappa轻链基因的表达(35,36),现在已经发现许多促炎反应的控制基因表达。NF -κB是炎症基因表达的“总开关”(37]。炎性细胞因子如TNF和il - 1α和β细菌的产品,如脂多糖(LPS)和产品的细胞损伤强烈激活炎症反应的激活NF -κb . NFκB随后在炎症反应中扮演着重要的角色通过基因编码炎性细胞因子(il - 1的规定β,肿瘤坏死因子αIL-12/23)趋化因子(MIP-1引发α,MCP-1 [38- - - - - -40]),一氧化氮产量(间接宾语),NADPH氧化酶亚基p47和p6741,42),和粘附分子(VCAM ICAM-1, E-selectin [43,44])。激活NF -κB是一个关键事件在许多慢性炎症性疾病,如哮喘,心血管疾病(45),组织再灌注损伤(46实验性自身免疫性脑脊髓炎),(运算单元)47),类风湿性关节炎48),炎症性肠病(IBD) (49]。许多标准的制剂用于治疗人类炎症条件,包括柳氮磺胺吡啶、5-aminosalicylates,糖皮质激素,以及一些天然抗炎化合物如il - 10、TGFβ1,β2基于“增大化现实”技术的受体激动剂、谷氨酸和姜黄素,其中,被假定施加一些通过NF -抗炎作用κB抑制(41,50- - - - - -52]。我们和其他人发现,这些化合物是有效的抑制剂的小胶质激活和神经保护DA神经元在体外和/或在活的有机体内。因此,NF -κB活动成为一个关键的目标来控制人类的慢性炎症,和策略的使用在PD抑制NF -κB小胶质细胞的活动更有说服力地可能导致更有效的治疗帕金森病。
NF -κB家族由二聚的转录因子包括五名成员组成::,RelA (p65) RelB, NF -κB1 (p50 /施敏原著)和NF -κB2 (p52 / p100)。激活的主要有两个途径:古典或规范化路径和备用或不在经典里的途径。经典的途径,认为规范的生产大部分炎性介质,通过激活介导Rel蛋白二聚体的p50 p65,抑制复杂我复杂的胞质内κBα(41]。经典的NF -的激活κB通路是依赖于磷酸化、泛素化和随后的蛋白酶体依赖降解κBα。我的磷酸化κBα丝氨酸残基是由我κB激酶(IKK),这是一个复杂的分子的三种蛋白质组成的两个催化单元IKK的异质二聚体α和IKKβ,连同IKKγ(NF -κB基本调制器,NEMO) [53- - - - - -55]。老鼠IKK的空β、IKKγ,或者p65但不是IKKα胚胎致命的结果是大量的肝细胞凋亡。这些胚胎细胞来源于对古典NF -κB诱发肿瘤坏死因子等α和il - 1β(56- - - - - -58),展示p65信号联系,IKKβ、IKKγ子单元。的激活IKK TNF等炎症介质的反应α,il - 1β,有限合伙人主要取决于IKK的存在γ(NEMO)亚基IKK的复杂(55,59),导致我的磷酸化κB IKK的激酶活性β(53,54]。一个NEMO associates的氨基端地区hexapeptide IKK的糖基内序列α和IKKβ名叫NEMO-binding域(NBD),中断或突变的NEMO-NBD IKK互动网站β或IKKγ导致细胞炎性信号的响应能力的丧失。
另一方面,NF -不在经典里的途径κB由形成Rel蛋白质p100 / RelB也有转录活动但似乎更多的监管作用在炎症细胞的活化和分化而不是。为了应对一系列因素,包括CD40L、B细胞激活因子,淋巴毒素-βNF -κB是通过另一种途径激活IKK的独立60- - - - - -65年]。相反,通过NF -激活收益κB-inducing激酶磷酸化,激活IKK(尼克)αα为,反过来,使磷酸化岁入与RelB复杂。这导致ubiquitin-dependent处理p100 p52和易位p52 / RelB细胞核(63年,64年]。细胞中的通路的激活NF -κB是伴随着核IKK的浓度的增加α磷酸化组蛋白H3 (66年,67年]。在细胞暴露在细胞因子、核IKKα通过promoter-associated组蛋白磷酸化和绑定调节基因表达的启动子区域NF -κB反应的基因。老鼠缺乏IKKα位围产期死亡,皮肤和骨骼发展的表型变化(68年- - - - - -71年]。b细胞激活因子,尼克和p100 / p52基因敲除小鼠有相似的表型(72年,73年),这表明这些分子都是相同的线性模信号级联。此外,古典和替代途径被认为调节不同的基因,以应对各种活化剂(65年]。与帕金森病有关,它现在已经发现规范化路径高度激活的SN内动物接受哒神经退化,和after-mortem PD患者的大脑中(74年,75年]。另一方面,非规范NF -κ发现B通路被激活再生DA-neurons从老鼠glial-derived神经营养因子(GDNF)处理,而规范化p65 / p50通路与此同时下降,表明非规范NF -κB通路中重要的神经元SN内DA神经元的再生(76年]。
4所示。治疗使用特定的NF -κB抑制剂在慢性炎症
由于IKK的核心作用γ和Ikkβ在激活炎症分子内IKK复杂,选择性IKK的识别β和IKKγIKK抑制剂没有目标α或P100 / p52通路作为治疗药物在治疗慢性炎症是相当大的兴趣。两个特定抑制剂NF -κB出现,似乎高度治疗活跃在治疗一些慢性炎性疾病,并为帕金森病的治疗提供可能的治疗方法。第一种是肽的氨基端地区针对NEMO,同事hexapeptide IKK的糖基内序列α和IKKβ名叫NEMO-binding域(NBD)。这个细胞渗透肽跨越NBD和扰乱了尼莫与IKKs协会在体外和块肿瘤坏死因子α全身的NF -κB激活在活的有机体内(77年,78年]。值得注意的是,NBD肽不影响IKK的基底活动但只有抑制活动响应的诱导炎性细胞因子(77年]。持续管理NBD肽的有效改善炎症反应在动物模型中没有明显的毒性78年]。此外,在慢性炎症的小鼠模型,包括胶原诱导的关节炎(CIA) [79年,80年)),实验过敏脑脊髓炎(实验性自身免疫性脑脊髓炎,杜乡的肌肉萎缩症(彼得森et al .,在提交的手稿),和炎症性肠病(IBD) (81年),在活的有机体内NBD肽治疗阻塞疾病活动,炎性细胞因子表达,归航的细胞炎症的网站。此外,小鼠系统性NBD肽诱导后五天的中央情报局维护临床和组织学改善近三周后终止肽管理局(79年]。重要的是要注意,在NBD肽的治疗用途,没有任何证据表明不受欢迎的脱靶效应与NBD肽治疗被证明是特定的抑制NF -κB信号,表现出没有抑制效果对物或p38 MAPK通路78年]。NBD的安全性是有利的。在活的有机体内、系统交付NBD不与任何描述在小鼠或大鼠毒性,并抑制NF -κB已被证实能改善日益增长的炎性疾病列表条件(77年- - - - - -79年,82年,83年]。因此,短暂的NBD肽的治疗效果可能远比其药代动力学特性。因此,选择性IKK NBD肽抑制可能(i)是一种有效的治疗慢性炎症性疾病;(2)导致免疫反应,持久的改变与持久的临床疗效;(3)减少基底NF -相关的潜在毒性的担忧κB活性仍保持完整和NF -的替代途径κB激活B细胞发育和淋巴器官形成的必要条件。
第二种方法的抑制炎症已经利用小分子抑制剂,特别是块IKK的激酶酶活性β。这样一个特定的抑制剂,称为复合,IKK的激酶活性的小分子抑制剂β但不是IKKα。化合物,也称为湾- 65 - 1942 (7 - [2 - (cyclopropylmethoxy) 6-hydroxyphenyl] 5 - [(3 s) 3-piperidinyl] 1、4-dihydro-2Hpyrido [2, 3 - d] []-oxazin-2-one盐酸盐),已被证明特别有效地阻止IKK的催化活性β我使磷酸化,抑制其能力κB和激活胞质p50 / p65 NF -κB形成(84年,85年]。化合物被广泛使用在活的有机体内,它已被发现,防止肺部炎症86年),减弱心肌缺血再灌注损伤后损伤和功能障碍(84年),移植物抗宿主病的预防移植物抗宿主病小鼠模型(Serody et al .,个人通信)。其他IKKβ抑制剂,包括ps - 1145 (87年]和TPCA-1 [88年),已被证明有效预防移植物抗宿主病小鼠骨髓移植模型(89年),以提高多发性骨髓瘤细胞对化疗的敏感性通过抑制NF -的保护作用κB (90年],抑制体内黑色素瘤生长[91年- - - - - -93年),和抑制结肠癌的发展94年]。这些抑制剂主要通过IKK的抑制β,他们的特定的规范抑制NF -κB信号通路和血清TNF水平随之降低α和il - 6调解他们的抑制活动的主要特点。
5。NF -κB和DA神经炎症
我们发现一些抗炎化合物已经被证明在保护功效DA-neurons变性介导的炎性损伤。这些化合物包括il - 10 (95年,96年),TGFβ1 (97年,98年),morphinan衍生品(99年),DPI抑制剂的氧化应激反应(One hundred.]。众所周知,虽然这些化合物有许多监管影响多个生物目标,他们主要的抗炎特性之一是抑制NF -κB在巨噬细胞和小胶质细胞(101年]。最近,它已经证明了一些其他的化合物,包括吡格列酮(PPARγ受体激动剂),姜黄素(102年),和氟替卡松加沙美特罗(β2基于“增大化现实”技术的兴奋剂,我们的参考103年)、功能抑制抑制NF - DA神经退化κb .然而,最有说服力的数据表明NF -一个中心的角色κB作为治疗PD的监管目标来自于使用特定的NF -κB抑制剂,最近被用于PD的小鼠模型来确定治疗管理这些抑制剂可以停止注射神经毒素引发的神经退化MPTP药物的进展(104年)或由颅内注射LPS激活中枢神经系统炎症(105年]。化合物,阻止NF -的激活κB能够抑制两个主要炎症通路microglia-activation氧化应激和炎症介质的生产,包括细胞因子TNFα,il - 1βil - 6,以及炎症趋化因子(101年]。戈什等人使用了NBD肽和突变肽控制研究NF -的功效κB抑制阻止或逆转注射的神经退行性影响MPTP药物管理局在PD的小鼠模型104年]。有证据显示,在NF -有显著增加κB的中脑内激活动物接受注射神经退化由于MPTP药物管理,以及在PD患者的SNpc [75年,104年),这激活发生在TH + DA-neurons和星形胶质细胞和小胶质细胞。管理NBD肽而不是突变控制肽抑制MPP +引起NF -κB激活在体外小神经胶质细胞、星形胶质细胞以及BV-2小胶质细胞,由DNA结合转录活动。更重要的是,管理NBD肽而不是突变肽注射注射MPTP药物之前在活的有机体内显著抑制NF -的激活κB在中脑区域。这种抑制NF -κB激活伴随着相应的炎症介质在SNpc mRNA表达,以及激活标记CD11b和GFAP的表达通过小胶质细胞和星形胶质细胞,分别。老鼠接受NBD肽而不是突变肽注射前MPTP药物注射也显示出非常重要的保护从MPTP-induced nigrostriatum TH +神经退化的神经元和多巴胺生产的损失,以及提高他们的运动功能与MPTP-injected小鼠突变肽。更重要的是,管理NBD肽2天之后注射注射MPTP药物显示了TH +的实质性保护神经元,这表明NBD肽可以用于治疗减缓或停止DA MPTP-treated动物神经退化的进程104年]。红外分析NBD-treated动物的大脑决定肽可以发现在大量脑组织内,这表明NBD肽可以穿过血脑屏障(BBB)和到达站点的炎症。还有待NF -机制决定的κB抑制SNpc内,但这些数据表明NF -κB是一个可行的目标治疗PD患者。
随后,我们使用IKKβ确定抑制剂化合物在LPS-induced神经退化,类似于NBD肽,抑制规范化NF -κB通路可以停止inflammation-induced DA神经退化。在这个模型中,有限合伙人是直接注入大鼠中脑的一边,导致inflammation-induced变性DA-neurons [105年]。这是发现IKKβ抑制剂化合物能够强烈抑制NF -的激活κB在体外和在活的有机体内,以及mRNA表达和随后的炎性介质的释放。复合也显著抑制LPS -和MPTP-induced DA神经毒性在体外,这神经活动所需的小胶质细胞的存在。最重要的是,政府的化合物对动物intranigrally注射LPS减毒有限合伙人injection-induced DA神经元损失和小胶质细胞的激活在SNpc [105年]。综上所述,这些数据提供了强有力的证据表明NF -κB提供了一个良好的治疗目标抑制DA神经退化,这重要的需要进行额外的工作来确定最优方法和代理最适合治疗PD。
6。结论
强有力的证据现在存在炎症中起关键作用的神经退化在PD,有效的抗炎治疗可以是非常有用的在减缓或防止慢性破坏DA-neurons疾病的标志。而许多抗炎药已经被开发和利用,其中许多化合物有多个脱靶效应或不显示强大的功效治疗PD。此外,目前尚不清楚最好的抗炎治疗PD的目标和其他慢性炎症性疾病。NF -κB,炎症的“总开关”,为治疗提供了理想的目标,因为它生产的关键作用已知的炎症介质表现出DA神经毒性体外和体内。目标的激活途径NF -κB通过抑制IKK复杂已被证明是非常有效的疗法治疗帕金森病小鼠模型中神经退化和给我们提供了一条新途径的调查的发展更有效的疗法,旨在阻止和逆转DA-neuron损失这种疾病。