甲酰肽受体2在阿尔茨海默病发生发展中的作用及Aβ的GPCR类受体作用规律探究

The pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) is not very clear. Formyl peptide receptor 2 (FPR2) is a functional receptor for Aβ, and its different ligands induce different effects in glial cells, proinflammatory effects or anti-inflammatory effects. Our previous data showed that the deficiency of FPR2 could reduce the impairment of learning and memory, Tau hyperphosphorylation and astrocyte activation in AD model mice. Therefore, we propose that FPR2 plays a key role in the development of AD. One hand, the activated glial cells induce increased expression of FPR2 and its ligands, such as annexin A1 (ANXA1), which promotes microglia phagocytosis of Aβ, inhibits proinflammatory cytokines release by glial cells. On the other hand, the other ligand of FPR2, Aβ, overproduces. Aβ induces the massive release of proinflammatory cytokine in glial cells by interacting with FPR2, increases the deposition of Aβ and hyperphosphorylation of Tau, and promotes AD process. At the same time, FPR2 expressed on neurons is also involved in the development of AD. Based on our previous work, two AD mouse model with FPR2 deficiency will be established in here to verify that if FPR2 is involved in the development of AD, and how FPR2 participates in Aβ accumulation and tau hyperphosphorylation. The mechanism of role of FPR2 will be further explored in vitro by using the primary cell culture system. Finally, by bioinformatics and molecular cloning, exploring the law of function of two Aβ GPCR receptors, FPR2 and Chemokine like receptor 1 (CMKLR1), on the glial cells in AD.

阿尔茨海默病（AD）的发病机制尚不明确。甲酰肽受体2（FPR2）是Aβ的功能受体，其不同配体诱导其表现促炎或抑炎的不同作用。我们前期数据表明，FPR2缺失能减少AD小鼠学习记忆损伤、Tau过度磷酸化及星形胶质细胞激活。由此，我们提出FPR2是参与AD发生发展的重要调节分子：一方面，胶质细胞激活诱导FPR2及配体膜联蛋白A1（ANXA1）表达增加，ANXA1促使小胶质细胞吞噬Aβ，抑制胶质细胞释放促炎因子，保护神经元；而另一方面，过量产生的Aβ作用FPR2诱导胶质细胞释放促炎因子，加剧Aβ及磷酸化Tau的沉积，促进AD进程；同时，神经元上的FPR2也参与AD进程。本项目采用转基因小鼠及STZ侧脑室注射建立两种AD模型，通过FPR2基因缺失和配体激活探究FPR2如何参与AD的发生发展；采用原代细胞验证FPR2的作用机制；最后，通过生物信息学等方法，探究Aβ的GPCR类受体对胶质细胞的作用规律。

阿尔茨海默病（AD）是一种与年龄相关的、老年人易患的进行性发展中枢神经系统退行性疾病，临床主要表现为认知和学习记忆能力不断恶化，日常生活能力逐渐减退，并伴有一些精神症状如抑郁等。脑内神经细胞外β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集形成的老年斑（SPs）和细胞内Tau蛋白异常聚集形成的神经纤维缠结（NFTs）是AD的两大重要病理特征。然而到目前为止，AD的发病机制尚不明确。近年来，越来越多的证据表明炎症特别是神经炎症反应可能在AD的发生发展中发挥重要作用。已有的研究报道和我们前期实验发现甲酰肽受体2（FPR2）作为Aβ的一个功能性受体，也影响AD模型小鼠脑中tau蛋白的磷酸化水平，因此本项目我们提出“FPR2是参与AD发生发展的重要分子”。本项目建立了两种FPR2基因缺失的AD小鼠模型，即FPR2基因敲除小鼠与APP/PS1转基因小鼠进行杂交建立遗传型AD模型，及对FPR2敲除小鼠进行侧脑室注射STZ建立散发型AD模型。结果发现FPR2缺失显著改善了AD模型小鼠的认知功能障碍，并显著降低了AD小鼠的死亡率。生化实验发现尽管FPR2敲除增加了AD小鼠脑内内嗅皮层区和海马区Aß斑块的含量，但却降低了脑内tau的过度磷酸化，并抑制了小胶质细胞和星形胶质细胞的激活等炎症反应。通过多组学分析（转录组学、16s RNA菌群测序及代谢组学）并结合实验验证（体外细胞培养及动物实验），证实中枢神经系统FPR2通过调控炎症反应直接和间接调节tau蛋白的磷酸化水平；外周系统FPR2通过调控特定的菌群及相关代谢产物，影响中枢系统炎症反应（即肠脑轴），进而影响脑内tau蛋白的磷酸化水平。此外，与CMKLR1受体在AD中的功能进行对比发现，FPR2引起的炎症反应与AD病程加速更为相关；对于CMKLR1，主要通过调节tau的传播参与AD的病理进程；FPR2与CMKLR1对胶质细胞炎症水平影响不同，主要与细胞外螺旋V区域有关。本项目的研究结果提示，对免疫相关受体的干预和精确调控，可能为AD的精准治疗提供重大的指导作用，同时也为AD药物的研发提供新的靶点和重要的理论依据。