TGF-β1/Smad2/3信号通路在糖基化终末产物促进星形胶质细胞APP表达中的的作用机制研究

近些年研究表明糖尿病可以损害中枢神经系统，引起认知功能的障碍，同时伴有神经生化、神经结构、神经电生理和脑的退行性改变，并且与阿尔茨海默病具有相似的病理生理基础。我们通过前期实验发现，AGEs可以促进大鼠星形胶质细胞Smad2/3蛋白磷酸化水平显著增加，APP表达上调，提示AGEs可能通过TGF-β1/Smad2/3通路促进APP的表达。在此基础上，本课题拟通过荧光素酶报告基因检测、凝胶迁移、RNA干扰等实验手段，研究AGEs通过TGF-β1/Smad2/3通路对星形胶质细胞APP的表达调控机制，明确通路中关键调控分子，并探索验证可能参与APP表达调控的协同转录因子。上述研究旨在深入研究糖尿病状态下TGF-β1/Smad2/3通路的异常激活在星形胶质细胞APP表达调控中的作用机制，为探索糖尿病认知功能障碍的发病机制提供理论和实验依据。

糖尿病可以损害中枢神经系统，引起认知功能的障碍。我们通过前期实验发现糖基化终末产物(AGEs)可能通过TGF-β1/Smad2/3通路促进β淀粉样蛋白前体蛋白（APP）的表达，与糖尿病性的认知功能障碍密切相关。本课题拟研究AGEs通过TGF-β1/Smad2/3通路对星形胶质细胞APP的表达调控机制。结果发现：糖尿病大鼠脑组织海马区域Smads和APP阳性的星形胶质细胞比率明显上调，体外Western blot实验也证实AGEs可以促进Smad信号通路激活并促进APP表达上调，而应用RAGE抗体和TβRⅠ受体抑制剂分别在AGEs干预前进行孵育，发现pSmad2和pSmad3蛋白表达水平及下游调控基因APP的蛋白表达水平下调，提示AGEs激活Smad信号通路是通过RAGE介导的TGFβ1依赖性的途径而实现的。我们进一步研究探讨胰高糖素样肽-1（GLP-1）对AGEs造成星形胶质细胞损伤的保护性机制。结果发现：AGEs可以显著增加细胞内ROS水平、Caspase-3活性及TNF-α和IL-1β等炎性细胞因子的分泌，并呈剂量和时间依赖性。GLP-1受体激动剂利拉鲁肽（Liraglutide）干预可以显著降低星形胶质细胞ROS产生，并降低Caspase-3活性、TNF-α和IL-1β的分泌，但对GLP-1R敲减的星形胶质细胞无上述作用。进一步的机制研究发现：AGEs可以显著降低星形胶质细胞中胞内cAMP、PKA的活性以及CREB磷酸化水平，GLP-1可逆转AGEs引起的cAMP/PKA/CREB通路的变化，但在 GLP-1R 敲减的星形胶质细胞未出现上述变化。此外，腺苷酸环化酶抑制剂SQ22536或PKA抑制剂RP预处理均可以显著减弱GLP-1对AGEs诱导ROS生成、TNF-α和IL-1β分泌、caspase-3激活和细胞死亡的保护作用。因此，GLP-1可以通过活化GLP-1R介导的cAMP / PKA / CREB通路减轻AGEs引起的星形胶质细胞的损害作用。这些实验结果有助于深入阐明糖尿病状态下TGF-β1/Smad2/3通路的异常激活在星形胶质细胞APP表达调控中的作用机制，并为胰高糖素样肽-1治疗糖尿病性认知障碍提供了潜在的理论和实验依据。