以磷酸二酯酶为主要靶点的阿魏酸抗阿尔兹海默病作用机制研究

More and more evidences indicated that phosphodiesterases(PDE) play a significant role in learning and memory. Phosphodiesterase inhibitors can improve learning and memory impairment induced by the degenerative diseases of the central nervous system through regulation of intracellular cAMP levels. Finding specific, efficiency and low toxicity PDE inhibitor is one of the major object for many pharmacological laboratories. Our recent experimental results showed that ferulic acid could inhibit PDE activity and affect the variety metabolism of organisms. However, the regulation mechanisms of ferulic acid on PDE is still unknown. This project will elucidate subtypes of PDE inhibitors of ferulic acid and the influence of ferulic acid on downstream signaling molecules. We also want to verify the relationgship between the PDE inhibition and anti-AD effect of ferulic acid. These efforts will not only provide safe and effective potential natural compound for specific targeted therapy of AD, but also provide theoretical support for anti-Alzheiner disease pharmacological mechanism of ferulic acid.

越来越多的证据表明，磷酸二酯酶在学习记忆的过程中发挥了很大的作用，其相应的抑制剂能够通过调控细胞内cAMP含量来改善中枢神经系统退行性疾病所致的学习记忆障碍。因此寻找特异性强且高效低毒的磷酸二酯酶抑制剂是目前国内外各大药理实验室的研究热点。我们近期的实验结果显示，阿魏酸能抑制磷酸二酯酶活性，从而影响生物体的各种代谢。但是阿魏酸是如何对磷酸二酯酶进行调控以及面对PDE这样一个庞大的超家族，阿魏酸是针对其中某一种亚型发挥的特异性抑制作用还是作为一种非特异性磷酸二酯酶抑制剂存在我们都不得而知。本项目将通过现代分子生物学手段明确阿魏酸作为磷酸二酯酶抑制剂的亚型，及对下游信号分子的影响，并在整体动物学实验上验证阿魏酸的抗AD作用与其对PDE的抑制密切相关。这些工作将不仅为AD的特异性靶向治疗提供安全有效的天然化合物，同时也为阿魏酸抗老年痴呆药理作用及机制的深入研究提供理论支撑。

越来越多的证据表明，磷酸二酯酶（PDE）在学习记忆的过程中发挥了很大的作用，阿魏酸（FA）在阿尔茨海默病（AD）的治疗中发挥积极作用。本项目将通过现代分子生物学手段明确FA对PDE亚型表达有抑制作用，并对其下游信号通路具有调节作用，并在整体动物学实验上验证FA抗AD的作用与其对PDE的表达抑制作用密切相关。 .运用分子对接的方法模拟FA与PD4B2的相互作用。然后在细胞水平上研究了FA对Aβ25-35和脂多糖（LPS）所致PC12细胞损伤的保护作用， 检测了SOD及炎性因子(TNF-α 和 IL-1β)的表达；在mRNA水平和蛋白水平检测了对PDE表达的抑制作用，验证了FA的抗炎抗氧化作用，同时通过检测cAMP和Ca2+浓度，初步验证了FA潜在的对PDE的抑制作用。采用LPS致大鼠炎症模型考察LPS对大鼠学习和记忆能力的损伤及FA对LPS所致神经炎症损伤的保护作用；运用免疫组织化学，实时荧光定量PCR (Q-PCR)、western blot等方法确定FA对神经炎症的保护作用及可能的机制。.FA能显著降低Aβ25-35和LPS所致TNF-α和IL-1β水平的升高，同时升高SOD的表达水平，从而验证了其强大的抗炎和抗氧化功能。FA能够逆转LPS所引起的cAMP水平的降低；通过激光共聚焦技术检测细胞内Ca2+浓度的变化，发现FA能够有效降低LPS所引起的PC12细胞内Ca2+浓度的升高；降低LPS诱导的PDE4B mRNA表达水平和蛋白表达水平的升高，逆转LPS对CREB和p-CREB的表达抑制作用。用水迷宫实验检测大鼠的学习记忆能力。研究发现，连续多次腹腔注射给予SD大鼠LPS以后，SD大鼠的学习和记忆能力明显减退，同时也出现运动障碍和抑郁倾向。与空白组SD大鼠相比，LPS组大鼠在空间探索实验中，其平台区域游泳的距离、穿越平台区域的次数、在平台区域停留的时间和游泳的速度均明显减少，而预先给予不同剂量FA组的SD大鼠与LPS组SD大鼠相比，其各项指标都有明显改善。同时，预先给予FA可以减轻注射LPS诱导的SD大鼠大脑皮层和海马神经元的损伤。.FA对神经细胞在氧化、凋亡以及炎症等方面有保护作用；FA很有可能通过抑制IL-1，TNF-α等炎性因子的表达从而进一步抑制PDE4B亚型的表达，进而激活PDE/cAMP/CREB信号通路发挥了抗神经炎