抑制p38MAPK/ATF2信号通路对APPswe/PS1dE9小鼠认知功能障碍的改善作用及其分子机制研究

摘要

目的：探讨在APPswe/PS1dE9小鼠体内通过给予SB239063特异性抑制p38 MAPK/ATF2信号通路后对阿尔茨海默病所致的认知功能障碍的影响以及对AD病理过程的调控作用及其分子机制。
　　方法：6月龄雄性APPswe/PS1dE9（APP/PS1）小鼠作为AD模型小鼠，6月龄雄性C57BL/6J小鼠作为野生型（WT）对照小鼠，四组实验小鼠被随机分为WT+SB239063治疗组、WT对照组、APPswe/PS1dE9+SB239063治疗组和APPswe/PS1dE9对照组。治疗组小鼠接受腹腔注射SB239063药物溶液（用3％DMSO生理盐水溶液溶解，给药剂量为15mg/kg），对照组小鼠接受腹腔注射相应体积的3%DMSO生理盐水溶液，1次/日连续给药6周。分别采用Morris水迷宫、酶联免疫吸附法（ELISA）和蛋白质印迹法（Western Blot）分别评估各组小鼠的空间学习记忆功能、各种Aβ含量、APP不同代谢途径的代谢产物和关键酶的改变、影响Aβ清除的降解酶、tau蛋白在不同位点的磷酸化水平、参与tau蛋白磷酸化改变的相关蛋白激酶以及对神经突触的结构和功能有重要影响的蛋白的表达水平变化情况。
　　结果：Morris水迷宫结果显示，与APPswe/PS1dE9对照组相比，抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够明显缩短APPswe/PS1dE9小鼠找到隐藏平台所需的潜伏期（P＜0.01），增加APPswe/PS1dE9小鼠在目标象限停留时间百分比（P＜0.05）和穿越原平台区域的次数（P＜0.01）。ELISA结果显示，抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够显著减少APPswe/PS1dE9小鼠脑内可溶性和不可溶性的Aβ42（P＜0.05）、Aβ40（P＜0.05），可溶性Aβ寡聚体含量也显著降低（P＜0.01）。Western blot结果显示，抑制p38 MAPK/ATF2信号通路后APPswe/PS1dE9小鼠脑内皮层和海马组织中的p-p38MAPK（P＜0.01）、p-ATF2(P＜0.01)、p-APP(P＜0.01)、sAPPβ（P＜0.05）、BACE1（P＜0.01）、PS1（P＜0.01）、p-tau(Thr205)（P＜0.01）、p-tau(Ser404)（P＜0.05）、p-GSK3β(Tyr216)（P＜0.01）、p-Cdk5(Tyr15)（P＜0.01）的表达水平明显下降；相反地，sAPPα（P＜0.01）、ADAM10（P＜0.01）、NEP（（P＜0.01））、IDE（P＜0.05）、PSD-95（P＜0.05）、SYP（P＜0.01）的表达水平显著升高。
　　结论：我们的实验证明了抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够通过调控APP代谢中的关键酶促使APP代谢向非淀粉样蛋白途径转化减少Aβ的生成，并且增加Aβ降解酶的表达共同阻止Aβ的聚集和沉积；通过抑制p38 MAPK、GSK3β和Cdk5的异常活化减少tau蛋白高度磷酸化水平；还能上调突触相关蛋白PSD-95和SYP的表达逆转AD病理过程中突触结构和功能的损害，这三方面作用相互交织最终显著改善AD模型小鼠的认知功能障碍。这些研究结果提示抑制p38 MAPK/ATF2信号通路在阿尔茨海默病多个病理环节均有神经保护作用，同时也为阿尔茨海默病致病机制的研究和新药的开发提供了新的理论基础和策略。

目录

声明

缩略语表

前言

文献回顾

(一) 阿尔茨海默病中APP的不同代谢途径

(二) 阿尔茨海默病中Aβ的主要降解酶

(三) 阿尔茨海默病中tau蛋白的异常磷酸化

(四) 阿尔茨海默病中的突触功能损害

(五) 阿尔茨海默病与p38 MAPK/ATF2信号通路

1 材料

1.1 实验动物

1.2 主要实验试剂

2 方法

2.1 实验动物分组

2.2 实验动物给药处理

2.3 Morris水迷宫实验

2.4 脑组织蛋白提取

2.5 BCA蛋白定量

2.6 ELISA试剂盒测定可溶性和不可溶性Aβ40的含量

2.7 ELISA试剂盒测定可溶性和不可溶性Aβ42的含量

2.8 ELISA试剂盒测定可溶性Aβ寡聚体的含量

2.9 Western-blot

2.10 统计学分析

3 结果

3.1 p38 MAPK抑制剂通过降低APPswe/PS1dE9小鼠脑内p38MAPK和ATF2的磷酸化水平抑制p38 MAPK/ATF2信号通路

3.2 抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够显著改善APPswe/PS1dE9小鼠的空间学习和记忆功能损害。

3.3 抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够减少APPswe/PS1dE9小鼠脑内Aβ的含量

3.4 抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够改变APPswe/PS1dE9小鼠脑内APP不同代谢途径产物的表达量

3.5 抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够通过调控APP代谢途径关键酶的活性抑制淀粉样蛋白途径，促进非淀粉样蛋白途径

3.6 抑制p38MAPK/ATF2信号通路能够促进APPswe/PS1dE9小鼠脑内Aβ的降解

3.7抑制p38 MAPK/ATF2信号通路能够降低APPswe/PS1dE9小鼠脑内tau蛋白高度磷酸化水平

3.8 抑制p38MAPK/ATF2信号通路能够减轻APPswe/PS1dE9小鼠脑内突触功能障碍

4 讨论

小结

参考文献

致谢