3,4-二羟基苯甲醛通过OGT-PINK1途径对线粒体进行质量控制的机制研究

基于O-连接N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(O-GlcNAc transferase,OGT)-PTEN诱导假定激酶 1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)途径探讨3,4-二羟基苯甲醛(3,4-dihydroxybenzaldehyde,DBD)对线粒体进行质量控制的作用机制.通过建立大鼠局灶性大脑中动脉闭塞/再灌注(middle cerebral artery occlusion/reperfusion,MCAO/R)模型,将SD大鼠随机分为假手术组(sham),模型组(MCAO/R),DBD-L组(5 mg·kg-1)、DBD-H组(10 mg·kg-1),每组 12 只,连续灌胃给药 7 d后,除sham组外采用线栓法复制大鼠MCAO/R模型,再灌注 24 h后检测大鼠神经功能、脑梗死面积百分率,以及HE和Nissl染色检测大鼠脑神经元的病理损伤.随后在电镜下观察线粒体超微结构,并用免疫荧光染色进一步检测自噬相关蛋白(light chain-3 protein,LC3)、选择性自噬接头蛋白(sequestosome-1,SQSTM1/P62)和自噬效应蛋白(beclin 1 protein,Beclin1)的共定位.研究表明,通过诱导OGT-PINK1 途径的线粒体自噬可确保线粒体质量,因此,该研究采用Western blot检测脑组织中OGT表达,线粒体自噬蛋白PINK1、E3 泛素蛋白连接酶(Parkin),以及线粒体动力学蛋白动力相关蛋白 1(dynamin-like protein 1,Drp1)和视神经萎缩蛋白 1(optic atrophy 1,Opa1)的表达.结果显示,与sham组相比,MCAO/R组大鼠神经功能障碍,脑梗死面积明显增加(P＜0.01),神经元形态结构的受损和尼氏体数量下降,伴有线粒体肿胀嵴消失;自噬的免疫荧光指标LC3 及Beclin1 的阳性细胞减少,而P62 阳性细胞增加(P＜0.01);Western blot检测显示,OGT、PINK1 和Parkin的蛋白表达被抑制,线粒体动力学蛋白Drp1 表达上调,相反Opa1 表达下调(P＜0.01),说明线粒体自噬水平的下降及线粒体动力学的失衡.然而DBD给药后对MCAO/R大鼠的行为缺陷和线粒体健康有积极作用,表现为神经元和线粒体形态结构的改善,以及尼氏体数量的增加;自噬相关指标LC3 及Beclin1 的阳性细胞增加,而P62 阳性细胞减少(P＜0.01).此外,DBD显著促进OGT、PINK1、Parkin和Opa1的蛋白表达,同时抑制Drp1 的蛋白表达,增加线粒体自噬(P＜0.05,P＜0.01).综上分析,DBD可通过OGT-PINK1 途径触发PINK1/Parkin介导的脑线粒体自噬对维持线粒体网络健康有积极作用,这可能是一种促神经细胞存活的线粒体治疗机制,可改善脑缺血再灌注损伤.