京尼平苷调节β淀粉样蛋白神经毒性及其代谢的分子机制

阿尔兹海默症(Alzheimer's disease,AD)是一种常见的神经退行性疾病,其典型病理特征是β淀粉样蛋白(β-Amyloid,Aβ)在脑内异常积聚形成的淀粉斑和tau蛋白过度磷酸化形成的神经纤维缠结。由于其发病机制复杂,目前还没有十分有效的治疗方法。近年来,人们研究发现,激活胰高血糖素样肽-1受体(Glucagon-like peptide-1receptor,GLP-1R)表现出多种神经活性,在改善AD学习记忆和生化指标等方面具有明显的作用。因此,GLP-1受体已成为AD研究的热点。课题组通过高通量筛选的方法,发现并证实京尼平苷是一种新的GLP-1受体选择性激动剂,它通过激活GLP-1受体,促进c AMP释放,诱导PC12细胞神经样分化,显示出神经营养活性;而且,京尼平苷还能通过PI3K途径对抗多种氧化应激诱导的神经细胞氧化损伤,表现出神经保护作用。但是,京尼平苷能否拮抗Aβ诱导的神经损伤,其作用机制如何?京尼平苷对Aβ代谢和tau磷酸化有何影响?这些问题目前还不清楚。首先,本文在前期工作基础上考察了京尼平苷对Aβ1-42诱导的原代皮层神经元神经损伤的保护作用及其机制。结果证实,京尼平苷可明显抑制Aβ1-42诱导的神经毒性,而且京尼平苷的这种神经保护作用与其调节激活GLP-1受体、上调Aβ降解关键酶-胰岛素降解酶(Insulin-degrading enzyme,IDE)的表达水平有关。随后,利用酶活性抑制阻断的方法在原代培养的皮层神经元中考察了京尼平苷调节IDE表达的细胞信号转导途径。实验发现,PKA抑制剂(H89)、EGFR抑制剂(AG1478)、PI3K抑制剂(LY294002)、c-Src抑制剂(PP1)以及PPARγ拮抗剂(GW9662)均可明显抑制京尼平苷对IDE基因表达的上调作用,表明京尼平苷上调IDE表达与上述信号通路有关。进一步研究发现,京尼平苷还可以增强PPARγ磷酸化,加速磷酸化Fox O1从胞核转运到胞浆,从而解除对IDE基因启动子活性的抑制,间接增强IDE基因表达。其次,为了探索京尼平苷对Aβ代谢和tau磷酸化的影响及其分子机制,利用ELISA和Western blot方法测定了京尼平苷对链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)诱导的胰岛素缺陷动物脑内Aβ和tau磷酸化水平的影响,以及京尼平苷对脑内胰岛素信号的调节作用。结果显示,京尼平苷可明显降低胰岛素缺陷诱导的Aβ1-42的生成和tau磷酸化,而且京尼平苷抑制Aβ1-42生成与其上调胰岛素信号调节Aβ分泌酶的表达水平有关。最后,在原代培养的皮层神经元中考察了胰岛素信号在京尼平苷调节Aβ1-42生成和tau磷酸化过程中的作用及细胞信号转导过程。结果发现,京尼平苷可增强胰岛素信号介导的Akt磷酸化,上调ADAM10(α分泌酶)、抑制BACE1(β分泌酶)表达,进而减少Aβ1-42的产生;同时,京尼平苷还可通过增强GSK-3β磷酸化,降低tau蛋白磷酸化水平。综上所述,本文首次阐明了京尼平苷激活GLP-1受体调节IDE基因表达,进而拮抗Aβ1-42诱导的神经损伤的分子机制和细胞信号转导过程;同时,在细胞和整体动物水平上明确了京尼平苷增强胰岛素信号调节Aβ代谢和tau磷酸化的分子机制,为AD的治疗提供了新的思路和靶点。