金属硫蛋白对金属离子诱导β淀粉样蛋白神经细胞毒性的抑制作用研究

Alzheimer's disease (AD) is one of the most common neurodegenerative diseases, with a high incidence among elderly people. Metals ion mediated accumulation/fibrosis of amyloid beta protein (Aβ), decreased level of metallothionein(MT) often occurs in the brain of AD patients. Studies on the inhibitory effect of MT on the aggregation and neurotoxicity on Aβ will further understanding the role of MT in the formation, development and treatment process of AD. We intend to adopt an electrochemical technology assisted with Thioflavin fluorescence analysis (ThT), atomic force microscopy (AFM) and circular dichroism (CD)spectrum technique to study the inhibition effects of different subtypes of Zn7-MT on Cu mediated Aβ aggregation. Meanwhile, taken N2a and PC12 cell lines as research objects to study the inhibition effects of different subtypes of Zn7-MT on the neurotoxicity of Aβ-Cu by the aid of MTT assay, stripping voltammetry, graphite furnace atomic absorption spectrometry and 3-CCA fluorescence probe methods. The implementation of this project will be further widen the application area of biosensing techniche, also helps us to understand the unrevealed function of MT on the pathology and toxicology of AD.

阿尔茨海默病(AD)是一类在老年人中发病率很高的神经退行性疾病，在AD病人的脑部区域常伴有金属离子介导的β-淀粉样蛋白(Aβ)的聚集和纤维化以及金属硫蛋白（MT）的下调。研究MT对Aβ的聚集及其神经元细胞毒性的抑制作用对于深入理解MT在AD症的形成、发展以及治疗领域所起的作用具有十分重要的意义。本项目拟采用电化学相关技术辅助硫磺素(ThT)荧光分析、原子力显微镜（AFM）以及圆二色光谱（CD）技术研究不同亚型Zn7-MT对Cu介导Aβ聚集的抑制作用，并以N2a 和PC12细胞株为研究对象，借助 MTT 法、溶出伏安法、石墨炉原子吸收法以及3-CCA 荧光探针法研究不同亚型Zn7-MT对Aβ-Cu神经元细胞毒性的抑制作用。本项目的实施将进一步拓宽新型生物传感技术的应用领域并有助于对MT在AD的病理及毒理研究中所起的重要作用进行更深入的了解。

铜离子介导的Aβ异常聚集可能是AD的主要致病因素之一，其会对神经元细胞造成严重的损伤，并最终导致神经元的凋亡和脑功能缺失。有报道称正常人的大脑中普遍存在的金属硫蛋白（Zn7-MT3）可以与过量铜离子生成稳定的复合物，抑制毒性Aβ聚集体的生成，消除活性氧，最终达到保护神经元细胞的效果。为了进一步研究Zn7-MT3对铜离子介导的Aβ神经细胞毒性的抑制作用，本项目以N2a和PC12细胞株为研究对象，利用MTT法、AFM成像、ThT荧光法以及3-CCA荧光探针法等技术研究了Zn7-MT3对Aβ1-42+Cu(II)的神经元细胞毒性抑制作用。研究结果表明，Zn7-MT3通过与Cu(II)形成稳定的簇状复合物而降低游离的Cu(II)浓度，避免了Cu(II)诱导Aβ的聚集过程，降低氧化压力，使神经细胞免受损伤。而Zn7-MT3与Cu(II)形成复合物时所释放的部分Zn(II)介导的Aβ聚集体是没有细胞毒性的，且其能够抑制Aβ介导的氧化还原反应，降低有毒自由基的生成，对神经细胞具有一定的保护作用。故Zn7-MT3是一种潜在的铜离子诱导Aβ聚集抑制剂，并可通过蛋白质间锌离子与铜离子的交换取代作用降低Aβ1-42+Cu(II)对神经细胞的毒性作用。在开展上述工作的同时，课题组还建立了可用于Aβ及相关蛋白或小分子检测的多种快速、灵敏、高选择性的传感方法，结果令人满意。本项目的实施有助于对Zn7-MT3在 AD的病理及毒理研究中所起的重要作用进行更深入的了解，同时也进一步拓宽了新型生物传感技术的应用领域。