姜黄素通过抑制BACE1水平及Aβ/Appoptosin介导的细胞凋亡通路改善5XFAD转基因小鼠认知功能

摘要

目的：新近研究发现一个新的促凋亡蛋白SLC25A38在β-淀粉样蛋白（β-amyloid，Aβ）处理过的原代培养神经元及阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）脑组织中高表达，能够诱导caspase依赖的内源性线粒体凋亡途径引起细胞凋亡，故被命名为Appoptosin。Aβ能够通过Appoptosin介导的细胞凋亡通路引起AD的细胞病理损害，因此该通路有望成为治疗AD的潜在靶点。本研究的目的是探讨姜黄素能否通过抑制Aβ/Appoptosin介导的细胞凋亡通路起到治疗AD的作用及其机制。
　　方法：⑴动物实验：4月龄雄性5XFAD转基因小鼠随机分为溶媒对照组、姜黄素150mg/kg/d治疗组、姜黄素300mg/kg/d治疗组，以对应的C57BL/6J野生型小鼠溶媒组为正常对照，灌胃给药连续干预60天，干预结束后：Y迷宫和Morris水迷宫评估小鼠学习记忆能力；电镜观察脑组织突触超微结构，蛋白免疫印迹法（Western blot，WB）检测脑组织突触素水平；免疫组化及WB检测Appoptosin的表达情况；免疫组化及ELISA检测脑内Aβ含量，WB检测全长APP、CTF-β片段、以及Aβ代谢主要相关酶包括BACE1、ADAM17、NEP、IDE等。⑵细胞实验：以对数生长期的SHSY5Y细胞为对象，分为正常组、转染空载体质粒组、转染Appoptosin质粒组、转染Appoptosin质粒加不同药物浓度姜黄素干预组，转染及药物处理24小时后检测相关指标：流式细胞仪检测细胞凋亡率、WB检测胞内cleved-caspase3的表达情况，血红素检测试剂盒检测胞内血红素含量；选取最佳抑制凋亡的姜黄素药物浓度进行机制探讨：JC-1法通过荧光显微镜及荧光酶标仪评估线粒体膜电位，流式细胞仪测定胞内ROS水平，WB检测胞内HO-1的表达。
　　结果：①动物实验：与野生型溶媒小鼠比较，5XFAD转基因溶媒组小鼠学习记忆能力明显下降，海马突触超微结构损害，脑内突触素的表达明显下降，脑组织中Aβ含量、CTF-β片段、BACE1及Appoptosin的表达明显增加，ADAM17、NEP、IDE表达量无明显差异；与5XFAD转基因小鼠溶媒组比较，姜黄素治疗组5XFAD转基因小鼠学习记忆能力明显改善，海马突触超微结构损害减轻，脑内突触素的表达明显增加，Aβ含量、CTF-β片段明显减少，BACE1及Appoptosin的表达明显下降，但 ADAM17、NEP、IDE的表达无显著性变化；两个姜黄素治疗组之间比较，上述指标无显著性差异。②细胞实验：与正常对照比较，过表达Appoptosin细胞的凋亡率明显增加、cleaved-caspase3表达上调，胞内血红素及ROS水平上升，HO-1的表达减少；与过表达Appoptosin溶媒组比较，过表达Appoptosin细胞姜黄素治疗组细胞凋亡率及cleaved-caspase3表达减少，胞内HO-1水平上调，胞内血红素水平及ROS水平明显下降，线粒体膜电位的损害减轻。
　　结论：姜黄素通过抑制BACE1的表达，减少 Aβ在脑内生成和蓄积，降低脑内神经元Appoptosin的表达，并能够通过上调过表达Appoptosin细胞内HO-1表达，减少胞内血红素蓄积，减轻细胞氧化应激和线粒体损害，从而抑制Aβ/Appoptosin介导的细胞凋亡，减轻突触损害，明显改善 AD模型小鼠的认知功能。

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英文缩略词表（Abbreviations and acronyms）

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引言

第一部分 姜黄素能够减轻脑组织神经突触损伤进而改善5XFAD转基因小鼠认知功能

前言

材料和方法

结果

讨论

小结

第二部分 姜黄素通过减少5XFAD转基因小鼠脑中Aβ的蓄积进而下调Appoptosin的表达

前言

材料和方法

结果

讨论

小结

第三部分 姜黄素通过上调HO-1的表达从而抑制Appoptosin诱导的细胞凋亡

前言

材料和方法

结果

讨论

小结

总结

参考文献

综述: 姜黄素治疗神经退行性疾病的研究新进展

致谢

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