基于LncRNA调控Aβ诱导自噬探讨维生素D3对阿尔茨海默病作用机制

Previous research has suggested that an association exists between vitamin D3 and the pathology of Alzheimer’s disease (AD); however, the mechanism of action remains unclear. In this study, we explored the intervention effect and action mechanism of vitamin D3 on AD based on the autophagy pathway induced by amyloid beta (Aβ) via long non-coding RNA (lncRNA) regulation in 3 models: cell, animal, and population. Abnormal LncRNA identified，APP、BACE-1、PPARγ、autophagy related biomarkers（Beclin-1、AMPK、LC3-I和LC3-Ⅱ） are selected as biomarkers. The changes of mRNA expression and protein levels were tested before and after intervention of vitamin D3. On this basis, the level of autophagy induced by different doses of Aβ can be determined.The role of the autophagy pathway induced by Aβ via LncRNA in AD pathogensis can be proved.The effects of vitamin D3 on different stages of AD and the exact target site on this pathway will be further clarified. The results will provide scientific evidence for exploring molecular markers in AD diagnosis, treatment, and prognosis. These results are further expected to provide a novel epigenetic method to explore the molecular mechanisms underlying AD development, thereby opening new paths for the prevention and treatment of neurodegenerative diseases.

本研究基于国内外研究现状、相关理论和我们前期研究基础，从阿尔茨海默病（Alzheimer’desease ，AD）细胞、动物和人群三个层面探讨基于LncRNA调控Aβ诱导自噬途径在AD发生中的作用及维生素D3对上述途径的干预效果。通过检测维生素D3干预前后AD细胞、动物模型及AD、MCI患者已鉴定差异LncRNA、APP、BACE-1、PPARγ及自噬相关标志物（Beclin-1、AMPK、LC3-I和LC3-Ⅱ）的mRNA表达水平及上述蛋白水平变化。探讨不同Aβ剂量对自噬诱发程度，自噬途径在AD发生不同阶段中的作用，以及基于LncRNA调控Aβ诱导自噬途径在AD发生过程中作用，明确维生素D3在此路径的作用靶点及效果，为寻找AD诊断、治疗及预后相关分子标志物提供新思路，为探讨AD发生发展的分子机制提供表观遗传信息，为神经退行性疾病防治开辟新途径。

本研究从细胞、动物和人群三个层面探讨基于LncRNA调控Aβ诱导自噬途径在AD发生中的作用及维生素D3对上述途径的干预效果。. 一、细胞试验. 通过维生素D3添加N2a-APP细胞和Aβ诱导神经元细胞，Realtime PCR 检测APP及自噬相关标志物（Beclin-1、AMPK、LC3-I和LC3-Ⅱ）mRNA 水平, Western blotting方法检测蛋白表达水平,对差异表达LncRNA筛选分析。结果显示：维生素D3添加后能明显下调APP和PS1基因和蛋白表达水平；减少细胞内APP水平，提高Beclin-1、AMPK、LC3-I 和 LC3-II的自噬相关标志物蛋白和基因表达。差异表达 LncRNA通过影响神经激肽结合受体，神经活性配体-受体相互作用和突触囊泡循环调节抑制Aβ产生。. 二、动物实验. 采用APP/PS1双转基因AD小鼠模型，分为正常对照组和不同维生素D3干预剂量组。结果显示：维生素D3补充提高血浆中Beclin-1、AMPK、LC3-I 和 LC3-II基因和蛋白表达水平。降低PS1蛋白含量及APP mRNA和PS1 mRNA表达，上述改变呈现随注射剂量增加变化更为显著的特征（P＜0.05）。LncRNA芯片分析结果显示：低表达的LncRNA 主要与细胞脂质代谢进程、TNF 信号通路、酞酶调节活性；高表达的LncRNA主要与短链脂肪酸代谢进程、精氨酸和脯氨酸代谢；海马信号通路有关。. 三、人群研究. 维生素D3对MCI随机对照干预研究显示：1. 每日口服400IU维生素D3，12个月后可显著改善老年MCI人群的认知功能，降低AD相关基因的表达，减少Aβ的生成和聚集。同时外周血炎性因子水平和血脂浓度降低，推测维生素D3可能通过改变外周血炎性因子水平和血脂浓度来改善认知。.维生素D3对AD随机对照干预研究显示：1.每日口服维生素D3 800IU连续12个月能够显著改善或延缓AD患者的认知功能减退，显著降低外周血炎性因子水平、血脂浓度和AD相关基因表达。维生素D3可能通过调节此类生物标志物水平达到延缓AD患者认知功能减退作用。