基于DNA甲基化途径叶酸对阿尔茨海默病作用机制的研究

本研究基于国内外研究现状、相关理论及我们前期研究基础，采用阿尔茨海默病（AD）细胞模型、动物模型、AD患者三个层次开展叶酸-DNA甲基化-AD三者之间关联的研究。人群研究采用AD、轻度认知功能障碍（MCI）患者及正常对照的病例对照和叶酸干预研究。通过检测叶酸对AD细胞和动物模型及AD、MCI患者、正常对照人群蛋氨酸循环产物、甲基转移酶活性和表达、甲基供体水平，AD相关基因表达，明确叶酸在AD甲基化代谢途径的作用。采用甲基化免疫共沉淀（MeDIP）结合芯片高通量技术，检测AD细胞和动物模型及AD、MCI患者、正常对照人群全基因组的甲基化状态，比较其基因组甲基化谱的变化，找出叶酸通过改变哪些基因的甲基化状态作用AD，提出基于DNA甲基化途径叶酸对AD的作用机制。为探讨AD发生发展的分子机制提供表观遗传信息，寻找AD的诊断、治疗或预后相关分子标志物提供依据，为神经退行性疾病防治开辟新的途径。

阿尔茨海默病（AD）是一种渐进性中枢神经系统退行性疾病，在全球老年人死因顺位中居第四位。轻度认知功能障碍（MCI）是介于AD和正常衰老之间的一种临床状况，对MCI早期干预，可预防或推迟AD发生，AD发病机制目前尚不十分清楚。采用AD细胞及APP/PS1双转基因小鼠模型、MCI及AD患者开展叶酸-DNA甲基化-AD三者之间关联的研究。MCI病例对照研究结果显示，高血浆Hcy是MCI发生的危险因素，而高血清叶酸是保护因素。MCI患者24个月叶酸干预随机对照研究结果显示：叶酸干预能够改善MCI患者认知功能，其作用机制与改善蛋氨酸循环代谢产物浓度、降低外周炎性因子和Aβ相关标记物水平显著相关。AD病例对照研究结果显示，低血清叶酸、维生素B12水平和高血浆Hcy水平是AD的危险因素。AD患者6个月叶酸干预随机对照研究结果显示，叶酸可以增加SAM的水平，降低PS1和TNFα mRNA的表达，减少Aβ40和TNFα的生成，进而改善AD患者的认知功能。采用体外AD细胞和体内AD动物模型研究结果显示，叶酸对AD的作用机制，一方面可通过提高细胞甲基化潜能和调节DNA甲基化转移酶（DNMT）活性，使APP和PS1基因甲基化并静默，进而减少Aβ蛋白蓄积，抑制Aβ低聚物对神经元细胞的毒性；并且叶酸可改变PP2A甲基化，进而影响tau蛋白磷酸化，从而抑制tau蛋白的异常磷酸化。采用甲基化免疫共沉淀结合芯片（MeDIP-chip）检测N2a-APP细胞和APP/PS1双转基因小鼠模型的DNA甲基化差异基因并进行验证，结果显示，叶酸上调的基因富集在AD发病相关的JAK-STAT和长时抑制（LTD）信号通路上，叶酸可能通过调节JAK-STAT和LTD信号通路基因位点的甲基化水平，对AD病理过程产生影响。该研究结果对于叶酸干预改善老年人的认知功能具有重要的理论意义和实用价值，为叶酸防治AD提供科学依据。