已有的文獻報道了Nedd4家族相互作用蛋白1（Nedd4family interacting protein 1，Ndfip1）具有潛在的神經保護作用，但在PD中的神經保護作用和機制尚未完全闡明。因此，來自中國的研究人員深入探討了Ndfip1在PD魚藤酮細胞模型中的保護作用，並進一步闡明其可能的潛在機制。
眾所周知，α-syn是路易小體的主要成分，被認為是PD的病理標誌，其異常表達和聚集破壞了多種細胞過程，從而導致神經毒性。另一方面，已有研究表明蛋白酶體和溶酶體在錯誤摺疊和損傷蛋白的降解中起著至關重要的作用，泛素-蛋白酶體功能障礙被認為與PD發病密切相關。而Ndfip1是一種是一種跨膜蛋白，其作用就是介導泛素依賴性蛋白降解。
過往的報道顯示，在腦缺血和腦外傷倖存的神經元中發現高水平的Ndfip1，這可能與神經元存活有關；另外，Ndfip1被認為可以保護神經元免受金屬離子誘導的神經毒性，這些結果表明——Ndifip1可能透過去除受損神經元中有害的錯誤摺疊蛋白同時在應激條件下促進神經元的存活。但是，尚未見報道闡明Ndfip1和α-syn之間的關係及其在PD中可能的作用機制。
1、PD模型中α-syn和Ndfip1的表達
魚藤酮處理後，透過使用qPCR和western blot技術檢測不同時間點SH-SY5Y細胞中α-syn的mRNA和蛋白水平，結果顯示，α-syn蛋白水平隨著造模時間的延長不斷增加，在造模後12h~24h，其mRNA和蛋白水平和對照組相比均顯著增加。同樣的，研究人員也檢測了相同處理條件下Ndfip1的水平，與α-syn變化不同，Ndfip1的mRNA在造模後6h和9h有所增加，9h後表達減少；另外其蛋白表達水平在3h~9h表現為增加，但在9h也表達為減少，而在24h時Ndfip1的蛋白表達水平顯著低於對照組。
圖1：PD造模後SH-SY5Y細胞中α-syn和Ndfip1的mRNA和蛋白表達
2、高水平的Ndfip1保護細胞形態變化
過使用重組腺病毒誘導Ndfip1在SY5Y細胞中過表達，鏡下觀察發現，與對照組相比，魚藤酮模型組細胞體出現收縮和脫離，且細胞核出現高濃縮和核周凋亡小體；而Ndfip1過表達顯著保護了魚藤酮誘導的SY5Y細胞中的核蛋白縮合和核周凋亡小體。另外，Ndfip1可抑制魚藤酮造成的細胞凋亡。
圖2：高水平的Ndfip1對魚藤酮誘導的細胞形態變化和細胞凋亡的影響
3、高水平的Ndfip1抑制病理條件下TH表達下降和Caspase-3表達增加
透過使用western blot檢測，研究人員發現提前給予Ndfip1可以抑制PD模型條件下TH表達下降和Caspase-3表達增加。
4、高水平的Ndfip1抑制病理條件下α-syn表達增加
Western blot結果顯示，過表達Ndfip1可以顯著減少疾病條件下α-syn的蛋白表達水平；同時免疫熒光結果也清晰的顯示，SY5Y細胞中α-syn的表達（紅色熒光）在魚藤酮單獨處理組表達增加，而在魚藤酮+Ad.Ndfip1組表達下調。這些結果證明了Ndfip1在魚藤酮處理的SY5Y細胞中調節α-syn蛋白水平的作用。
圖3：高水平的Ndfip1對魚藤酮誘導的細胞α-syn升高的影響
5、高水平的Ndfip1拮抗魚藤酮誘導的P62和鐵蛋白L蛋白表達的增加
為了進一步研究Ndfip1對魚藤酮的保護作用的潛在機制，研究人員檢測了自噬相關蛋白P62的表達。結果顯示，和對照組相比，魚藤酮處理組P62蛋白表達水平顯著上調，但這可以被高水平的Ndfip1拮抗。同時，透過使用western blot檢測，研究人員發現，Ndfip1的高表達並不影響鐵調節蛋白（IRP1）、轉鐵蛋白受體（TFR1），而是拮抗了由魚藤酮引起的鐵蛋白L蛋白表達的增加。
圖4：高水平的Ndfip1拮抗病理條件下P62和Ferrtin L蛋白表達水平上調
在這項研究中，研究人員表明在魚藤酮誘導的PD模型中Ndfip1表達降低而α-syn的表達升高，進一步研究發現高表達的Ndfip1可以抑制疾病條件下細胞形態的改變、細胞凋亡水平、α-syn蛋白表達水平和自噬相關蛋白P62以及Ferrtin L蛋白表達水平，這些結果表明Ndfip1是預防和治療PD的新的理論目標。
總之，該實驗為PD中α-syn異常積累引起的神經毒性提供了進一步的認識和新的實驗依據，也為PD的治療提供的新的實驗依據。
參考文獻：
Liu X, Qu L, Zhang N, Yu X, Xiao Z, Song L, Xie J and Xu H (2021) Ndfip1Prevents Rotenone-Induced Neurotoxicity and Upregulation of α-Synuclein in SH-SY5Y Cells. Front.Mol. Neurosci. 13:613404. doi: 10.3389/fnmol.2020.613404
校審： Simon (Brainnews編輯部)