ApoE4介导转基因小鼠炎症反应的AD发病机制研究

Alzheimer's disease (AD) is a major neurodegenerative disease, and its pathogenesis is not yet clear. To explore the pathogenesis of AD and to search for AD therapy targets has been the hot topic nowadays. Recent studies have found that apolipoprotein E4 (ApoE4) is closely related to various pathological changes in AD. In the previous study of AD, we found that the occurrence of AD was accompanied by the increase of TNF-α,IL-1β in the brain of the model animal, and was closely related to the decrease of ApoE4 expression. Recent studies have shown that cell level overexpression of ApoE4 exacerbates the release of glial inflammatory cytokines. So is ApoE4 directly involved in the inflammatory response in the AD model animals? What is the molecular mechanism of ApoE4 mediated inflammatory response? How does ApoE4 promote inflammation in AD model mice? We attempt to study the ApoE4 function on inflammation of AD and its mechanism based on neurons and glial cells co-culture system, 3×Tg-AD model in mice and the ApoE4-TR mice in vivo transfection and transgenic hybrid breeding technology. To reveal the relationship between ApoE4 mediated inflammatory response and neurological dysfunction and the pathogenesis of Alzheimer's disease.

阿尔茨海默病（AD）作为主要的神经退行性疾病，致病机制目前尚不明确。近期研究发现，载脂蛋白E4（ApoE4）与AD的多种病理变化密切相关。本课题组前期在AD研究工作中发现，AD的发生伴随着模型动物脑内炎症因子TNF-α、IL-1β等的增加，同时与ApoE4表达的降低密切相关。进一步的研究表明，细胞水平过表达ApoE4后加剧了胶质细胞炎症因子的释放。但是，ApoE4在AD模型动物体内是否直接参与了炎症反应？ApoE4介导炎症反应的分子机制如何？ApoE4促进AD模型小鼠炎症反应与AD的发病机制有何关系？均有待进一步确证。因此，本项目拟利用神经元和神经胶质细胞共培养体系、3×Tg-AD模型小鼠和ApoE4转基因小鼠，应用细胞瞬转、在体转染及转基因杂交培育等技术，系统研究ApoE4对AD疾病炎症反应的作用机制，揭示ApoE4介导的炎症反应与神经功能障碍之间的关系，解析AD疾病的发病机制。

随着全球老龄化程度日益加剧，阿尔茨海默病(AD)已成为现代社会的一大健康难题，但是目前其发病机制尚不明确。载脂蛋白 E 的ἐ4 等位基因（ApoE4）在三十多年前就被确认为是散发型AD的最强遗传风险因素，但是直到目前为止，ApoE4 导致 AD 发生的具体机制仍未阐明。本项目分别在体内外不同AD模型基础上，利用基因转染、基因沉默、免疫组化、免疫荧光、蛋白免疫印迹结合激光共聚焦、透射电镜等技术，探讨神经炎症在AD疾病进程中的作用。.首先在3×Tg-AD小鼠基础上，系统考察了模型小鼠体内神经炎症的发生机制以及候选药物的作用。研究结果表明，模型小鼠体内的病理学变化除了β淀粉样蛋白（Aβ)斑块沉积以及tau蛋白的过度磷酸化这两个AD典型病理变化以外，还包括星形胶质细胞、小胶质细胞的过度激活、促炎因子和NLRP3炎性小体的增加及抗炎因子的减少，以及线粒体功能障碍和自噬障碍等问题。进一步的研究发现，模型小鼠体内上述病理变化与神经胶质细胞的表型转化、内质网应激、AKT/Nrf2/NF-κB，CX3CR1/NF-κB，P38 MAPK-NLRP3等信号通路密切相关。.接下来利用基因转染技术构建了系列ApoE4转基因细胞模型，在此基础上考察ApoE4基因对神经细胞和神经胶质细胞的影响以及系列候选药物的作用及相关机制。实验结果表明，在神经细胞和神经胶质细胞中，ApoE4基因的过表达均可引起细胞内发生炎症反应，表现为促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）增加、抗炎因子（IL-10、IL-4）减少，经典炎症信号通路NF-κB通路的激活，以及小胶质细胞及星型胶质细胞表型的变化。在此基础上引进ApoE4/ApoE3转基因小鼠，进一步深入研究AD模型小鼠体内神经炎症的发生机制及其对AD发生发展的影响。研究结果表明，ApoE4转基因小鼠表现更明显的神经胶质细胞的过度活化以及线粒体自噬障碍等AD相关病理变化，进一步的研究表明，PPARγ/Nrf2/NF-κB，PU.1-LRP1，LRP1/BDNF，SIRT3-FOXO3α-BNIP3等信号通路参与了上述过程。.本项目研究结果旨在补充、完善AD的发病机制，以期为AD的防治提供新的靶点和治疗策略。