两种硒化合物对阿尔茨海默症的作用及其分子机制
阿尔茨海默病(Alzheimer's disease)是一种最常见的痴呆症,是起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病.临床上表现为记忆、认知以及行为障碍,其典型病理特征包括淀粉样蛋白在胞外聚集形成老年斑(senile plaque,SP),以及Tau蛋白过度磷酸化在胞内形成的神经纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFT).此外人们发现氧化应激、炎症反应以及金属离子内稳态失衡均与AD的发生发展密切相关.AD具体的发病机制尚不清楚,更是缺乏有效的治疗药物.硒和硒蛋白具有调节氧化还原平衡和金属离子内稳态的功能,有望开发为干预AD的药物,本文研究了硒蛋白P在神经细胞水平上对金属离子诱导的Tau蛋白的毒性的抑制作用,以及两种含硒化合物对AD的作用及其分子机制.硒蛋白是指其序列中含有第二十一种氨基酸硒代半胱氨酸(Selenocysteine,Sec)的一类特殊蛋白质.研究表明硒蛋白P(Selenoprotein P,Sel P)在脑内高表达,干预AD的发生、发展,但其机制尚不清楚.Sel P除了富含Sec,其序列中还有两段组氨酸(His)富集区.此前我们课题组发现Sel P通过其His富集区抑制金属离子诱导的Aβ和Tau蛋白的聚集和毒性,本文进一步研究了Sel P在原代培养的神经细胞水平上对金属离子诱导的Tau蛋白聚集体的毒性的抑制作用.我们发现:Cu2+和Cu+诱导形成的Tau-R2聚集体显著降低了神经元内微管相关蛋白(MAP-2)和突触素蛋白(synaptophysin)的水平,同时抑制了线粒体在轴突内的分布和传输,造成神经元细胞的大量死亡.而Sel P-H(Sel P的His富集区)可以有效逆转这种作用,表现出明显的神经细胞保护作用.硒甲基硒代半胱氨酸(Se-Methyselenocysteine,SMC)是一种天然有机硒化合物,广泛存在于多种食物中,是一种甲基硒的前体化合物.Ebselen又称PZ51,是一种有机硒杂环化合物,可有效模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性.与无机硒相比,这两种有机硒化合物毒性更低,具有明显的抗氧化和抗肿瘤作用,但它们在神经退行性疾病包括AD方面的作用尚无报导.我们在细胞系、原代培养的神经细胞以及三转基因AD模型小鼠三个水平上分别研究了这两种有机硒化合物对AD的作用及其分子机制,研究结果表明:SMC可明显促进N2A-SW细胞活力,抑制胞内ROS的生成;降低N2A-SW细胞内APP、Bace-1的蛋白水平;抑制N2A-SW细胞内Tau蛋白在Thr231和Ser404位点的磷酸化水平;同时增加突触素和突触后致密蛋白在N2A-SW细胞内的表达.3*Tg新生鼠皮层原代神经元经SMC处理后,APP蛋白水平降低、Aβ的分布减少;Tau蛋白在Thr231和Ser404位点的磷酸化水平降低;同时突触素和突触后蛋白在神经元内,特别是在神经纤维丝内的分布升高.此外,我们发现,SMC可以明显提高3*Tg AD小鼠认知能力;通过抑制GSK3β活性及增加PP2A的活性,抑制Tau蛋白的过度磷酸化;缓解脑内神经突触损伤;提高脑内抗氧化能力,降低脑内炎症反应;同时对调节脑内金属离子内稳态表现出一定的作用.与SMC相似,Ebselen可促进N2A-SW细胞活力,抑制胞内ROS的生成;通过降低GSK3β活性,提高PP2A的活性,从而抑制Tau蛋白在Thr231位点的磷酸化水平;同时提高突触素和突触后致密蛋白在N2A-SW细胞内的表达.在原代培养的神经元内,我们发现Ebselen可抑制Aβ的分布、Tau-ps396的水平,同时提高突触素和突触后致密蛋白的表达.此外3*Tg AD小鼠经Ebselen治疗后,Tau蛋白的磷酸化水平和Bace-1的表达水平均得到有效抑制,AD鼠脑的抗氧化能力得到了明显的提高,其学习和记忆能力也得到了显著的改善.综上,Sel P-H,SMC,Ebselen可以有效地保护神经细胞,同时SMC和Ebselen能够显著提高3*Tg AD小鼠的学习认知能力,有望开发为有效的硒类AD治疗药物.
- 作者：
- 郑友标
- 学位授予单位：
- 深圳大学
- 专业名称：
- 生物学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 刘琼；都秀波
- 中图分类号：
- R749.16
- 关键词：
- 阿尔茨海默症(AD)；硒蛋白P(SelP)；铜离子；β-淀粉样蛋白(Aβ)；Tau蛋白；硒甲基硒代半胱氨酸(SMC)；依布硒(Ebselen)；三转基因AD模型小鼠
- Alzheimer's disease(AD)； selenoprotein P(SelP)； Copper ions； β-amyloid(Aβ)； Tau protein； L-Se-methylselenocysteine(SMC)； Ebselen； 3*Tg AD mice