基于AhR/NEP信号通路的天麻抗阿尔茨海默症活性成分的发现及机制研究

Neprilysin (NEP) play a pivotal role in degradation and metabolic homeostasis of amyloid β, which is identified as a potential target for the treatment of Alzheimer’s disease (AD). Aromatic hydrocarbon receptor (AhR) was found to be the key transcription factor of NEP in previous bioinformatics study. In this project, we plan to identify anti-AD components from Gastrodiae Rhizoma based on the effect of up-regulating NEP expression, using C. elegans as a high throughput screen model. The efficacy of candidate components will be assessed in APP/PS1 mice in vivo. Bioinformatics study and RNAi screen in C. elegans will be performed to search potential target protein. The potential target and the novel mechanism will be further confirmed by knocking down target protein or specific inhibitor both in vitro and in vivo. This study promotes the discovery of new AD therapeutic target and the clarification of anti-AD components from Gastrodiae Rhizoma based on AhR/NEP signaling pathway. It also facilitates the establishment of a technical system for the discovery and mechanism study of effective substances in traditional Chinese medicine.

脑啡肽酶（NEP）在促进Aβ降解、调节体内Aβ代谢平衡起关键作用，成为抗阿尔茨海默症（AD）的重要靶标。前期，申请人利用生物信息学手段发现芳烃受体（AhR）是潜在的NEP转录调节因子。本项目拟在前期研究基础上，以中药天麻为研究对象，利用转基因秀丽隐杆线虫模型快速有效地筛选发现围绕NEP信号发挥抗AD活性的单体成分。利用APP/PS1小鼠模型，结合行为学、分子生物学及细胞生物方法验证目标成分的体内药效。进一步应用生物信息学及RNA干扰技术在线虫水平确认潜在靶标；应用靶蛋白敲降技术及特异性抑制剂，在细胞及小鼠模型上对目标成分作用机制进行验证。以上研究有助于促进AD治疗新靶点的发现，阐明天麻基于AhR/NEP的抗AD作用机制，构建传统中药药效物质发现及机制研究的技术体系。

脑内β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ）的异常累积是阿尔兹海默症（Alzheimer's disease，AD）主要发病因素，促进Aβ清除是缓解AD的潜在策略。脑啡肽酶（Neprilysin，NEP）能够促进Aβ降解，缓解学习记忆能力减退，但其具体作用机制并不明确。中药天麻及其生物活性成分对不同类型的神经元损害的神经保护作用，但其抗AD生物活性仍不清楚。在本研究中以中药天麻为研究对象，筛选具有上调NEP活性发挥抗AD生物活性的天麻单体，并对潜在有效单体进行深入的机制研究与靶点确认。首先利用肌肉或神经元特异性表达 Aβ42 蛋白的转基因品系线虫，筛选潜在活性成分。利用小鼠神经瘤母细胞（Neuro-2a, N2a）并结合荧光定量PCR技术（Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain, qRT-PCR）及蛋白免疫印记法（Western blotting，WB），发现具有上调NEP蛋白表达水平的单体成分。利用Aβ42注射模型小鼠，结合Morris水迷宫实验评价活性成分对模型小鼠认知功能的作用。利用生物信息学寻找NEP上游靶点，并利用基于线虫模型的RNAi技术进行验证。通过进一步结合体内及体外水平研究发现，天麻中的巴利森苷B可能通过活化芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor ，AhR）诱导NEP表达水平上调，从而促进Aβ蛋白降解并缓解AD模型小鼠的认知功能减退。