DMF通过Nrf2通路对AD病理诱导的氧化应激损伤的保护作用和机制研究

At present there exists no medication for disease modification in Alzheimer’s disease (AD). Oxidative stress plays a crucial role in the pathogenesis of AD. The nuclear transcription factor NF-E2-related factor 2 (Nrf2) has been shown to increase the antioxidant response element (ARE) and reduce oxidative stress. In our preliminary studies we found that dimethyl fumarate (DMF) improved the synaptic plasticity through Nrf2 pathway activation in AD rats. However, the effect of DMF on the pathological process and cognitive function of AD is still unclear. In this study, the anti-oxidative effect of Nrf2 on the pathologic conditions of AD will be observed through two models: 1. the SH-SY5Y cells and primary rat astrocytes which are co-cultured with Aβ will be transfected with Nrf2-siRNA; 2. the APP/PS1 double transgenic mice will cross with the mice lacking Nrf2. The efficacy of DMF in the treatment of AD mice will be evaluated using the evaluation system established by our preliminary studies, which includes Morris water maze, long-term potentiation, and measures of the level of Aβ, tau, and gliosis in the brain. Finally, the pathways causing Nrf2 activation by DMF will be explored further. The results of this study will provide a novel strategy in the anti-oxidative treatment of AD.

阿尔茨海默病（AD）目前尚无修饰疾病病理变化的治疗药物。氧化应激在AD的发生和发展中起重要作用。研究表明Nrf2通路的激活，可以诱导抗氧化物质的表达、降低氧化应激反应。课题组前期研究发现富马酸二甲酯（DMF）可通过激活Nrf2通路改善AD动物模型的突触可塑性，而DMF是否可以改变AD的病理过程和行为学仍未可知。据此，本课题首先对体外与Aβ共培养的细胞和APP/PS1双转基因AD小鼠消除Nrf2基因，观察Nrf2在AD病理条件下对氧化应激的调节作用；之后通过DMF对Nrf2的调节，采用课题组前期研究建立的药物对认知障碍疾病动物模型作用的评估体系，从行为学、电生理学和AD病理学的改变确定DMF对AD小鼠的治疗作用；在此基础上探讨DMF在AD病理条件下对Nrf2的作用机制。本项目的研究成果将为AD的抗氧化治疗策略提供新的思路。

阿尔茨海默病（AD）是导致中老年人痴呆的最主要原因，我国65岁以上人群中AD的患病率为3.21%。现有的AD治疗方法并不令人满意，因为目前的药物主要基于症状的改善，并不针对病因和发病机制，不能阻止疾病的进展。氧化应激在AD的发病机制中起重要作用，通过调动内源性抗氧化因子而对抗氧化应激反应，如对核转录因子NF-E2相关因子2（Nrf2）的调节，将是AD抗氧化治疗中有前途的方向和策略。本课题首先通过以Nrf2-siRNA转染敲低Nrf2表达的与Aβ共培养的星形胶质细胞，及APP/PS1双转基因AD小鼠与Nrf2基因敲除小鼠杂交的动物模型，检测抗氧化应激物质的表达，验证Nrf2在Aβ诱导氧化应激中的作用。然后，以富马酸二甲酯（DMF）干预细胞模型和动物模型，通过检测抗氧化应激物质的表达和Nrf2在细胞内的分布，观察DMF在AD病理环境中对Nrf2和氧化应激的调节作用，并通过对动物模型行为学实验、长时程增强和生长因子等蛋白表达的检测，探索DMF对AD的治疗作用。最后，通过对组蛋白脱乙酰酶（HDAC）和CX3CL1的检测，进一步探讨DMF的作用机制。研究结果显示在AD的病理环境下，Nrf2可通过诱导激活下游抗氧化反应成分而发挥抗氧化应激作用，并进一步证实了在AD病理条件下DMF对Nrf2具有调节作用和抗氧化应激作用，而且这些作用与HDAC和趋化因子CX3CL1表达的变化有关。本课题揭示了调节内源性抗氧化应激在AD治疗中的重要作用和机制，也为AD的治疗策略提供新的思路和充分的临床前数据，具有重要的科学意义和社会价值。