Forskolin与链脲佐菌素诱导的tau蛋白过度磷酸化介导的神经元焦亡在阿尔茨海默病中的机制

摘要

目的焦亡是一种程序性的细胞死亡方式,特征为依赖胱天蛋白酶(caspase)1的激活,并伴有促炎因子释放。阿尔茨海默病(AD)病程发展的进程中,Aβ激活细胞焦亡通路为AD的主要病理改变之一。而tau蛋白过度磷酸化作为AD的另一主要病理改变,其对焦亡有何影响目前少有报道。因此,我们提出假设'过度磷酸化tau蛋白通过激活炎症小体-胱天蛋白酶1途径,介导神经元焦亡'。方法分别向大鼠侧脑室注射弗斯可林(forskolin,FSK)和链脲佐菌素(STZ)建立2种大鼠脑内tau蛋白过度磷酸化模型;使用FSK和STZ处理PC12细胞,在体外进一步验证tau蛋白与细胞焦亡之间的关系。并且通过行为学、免疫荧光、MTT比色法、酶联免疫吸附、蛋白活性测试和基因沉默等方法,检测tau蛋白及焦亡相关蛋白的表达水平,考察过度磷酸化的tau蛋白对细胞活性,痴呆模型大鼠空间记忆能力以及焦亡相关蛋白表达水平的影响。结果抑制胱天蛋白酶1或IL-1β/IL-18的活性,不仅可以显著改善FSK和STZ诱导的PC12细胞损伤,还可以改善痴呆模型大鼠的空间认知障碍,降低tau蛋白的表达水平。FSK诱导的痴呆模型大鼠脑内以及FSK和STZ处理的PC12细胞表达焦亡通路相关蛋白NLRP1、胱天蛋白酶1、IL-1β和IL-18水平均显著提高,而GSK-3β抑制剂Li Cl可显著降低胱天蛋白酶1活性,下调焦亡相关蛋白表达水平。结论炎症小体激活介导了PC12和痴呆大鼠脑内tau蛋白过度磷酸化引起神经毒性,而焦亡通路胱天蛋白酶1下游的促炎因子IL-1β和IL-18的释放在放大炎症反应的同时也促进tau蛋白的过度磷酸化。