NF-κB/MAPKs-NMDAR-αCaMKII通路介导桂皮醛对PS1/PS2双敲除AD小鼠神经炎症和学习记忆的作用

Alzheimer's disease(AD) is a neurodegenerative disease which displays progressive cognitive impairment in clinic.Neuroinflammation is the one of the most important mechanisms of AD,which can induce neurological damage,such as learning and memory impairment and synaptic plasticity inhibition and so on.According to differentiation of symptoms and signs and our research background,in this project we will investigate the effect targets of cinnamaldehyde,which from cassia twig herb with warming spleen and soothing liver function,on neuroinflammation and learning and memory of AD mice and its mechanisms dependent on signal channels of NF-κB/MAPKs-NMDAR-αCaMKII from the point of neuroinflammation.Our project includes two parts.In the first part of experiment in vitro,we should depend on the signal channels of NF-κB and MAPKs and explore the effects of cinnamldehyde on inflammation media and relevance learning and memory receptors and their downstream signal molecules ,such as NMDAR and αCaMKII and so on, which are cascaded after macrophage in culture and microglia in culture/primary and microglia/neuron in co-culture are activated by LPS.In the second part of experiment in vivo, we will exploit advanced techniques of behavior and electrophysiology and molecular biology and observe the effects of cinnamaladehyde on neuroinflammation and neurological damage including learning and memory and synaptic plasticity in presenilin 1 and presenilin 2 conditional double knockout (PS1/PS2 cdKO) AD mice, whose phenotype is obivous for neuroinflammation.

阿尔茨海默氏病(AD)是临床表现为进行性认知障碍的神经退行性疾病，神经炎症作为其重要的发病机制之一，可导致学习记忆障碍和突触可塑性下降等神经系统损伤现象。在一定研究基础之上，本项目根据中医辨证选用温脾疏肝的中药桂枝有效成分桂皮醛，从神经炎症角度，基于NF-κB/MAPKs-NMDAR-αCaMKII信号通路探寻桂皮醛改善AD神经炎症和学习记忆的作用靶点及机制研究。本项目包括两部分：一为离体实验，从NF-κB和MAPKs信号通路探讨桂皮醛对LPS诱导激活巨噬细胞、小胶质细胞以及小胶质细胞和神经细胞交互作用后炎症介质产生的影响、学习记忆相关受体（NMDAR）及其下游信号分子αCaMKII等的作用及机制；二为整体实验，利用具有明显神经炎症表型的PS1/PS2 双基因敲除AD模式小鼠，分别从整体功能及分子基因水平进一步观察桂皮醛对AD小鼠神经炎症反应及所致学习记忆和突触可塑性降低的干预作用。

阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease，AD)患者承受着严重的记忆障碍等临床症状，而目前尚缺乏有效的治疗药物。小胶质细胞激活和神经炎症目前被认为是AD的关键病理机制之一，因此抑制小胶质细胞激活和神经炎症可作为改善AD患者记忆障碍的有效治疗手段。桂皮醛(Trans-cinnamaldehyde，TCA)作为中药桂枝的有效成分之一，大量研究证实TCA具有较好的抗炎作用，但是否有抑制神经炎症和改善记忆障碍等神经保护作用目前还不明确。本项目的研究工作包括两部分：一是通过利用脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激小胶质细胞导致神经炎症细胞模型，检测TCA对NO生成、炎症因子iNOS、IL-1β表达以及相关的炎症通路（NF-κB、MAPKs）的影响，以评价TCA对小胶质细胞激活和神经炎症是否具有抑制的潜能；二是通过LPS腹腔注射诱导神经炎症的AD小鼠模型以及引入PS1/2 双基因敲除（DKO）AD小鼠模型，通过行为学、电生理学和分子生物学方法检测TCA治疗后对AD小鼠记忆障碍和突触可塑性降低是否具有神经保护作用。我们的研究结果发现，TCA明显恢复LPS刺激的小胶质细胞激活后的形态改变，以及NO生成和IL-1β的释放，并且证实TCA降低的NO产生是由于加速了iNOS mRNA的降解以减少iNOS的蛋白表达，而且进一步证实该作用是TCA通过阻断MEK1/2-ERK1/2信号通路产生的。更重要的是，TCA能够明显抑制LPS诱导的AD小鼠和PS1/2 DKO 小鼠的海马和皮质小胶质细胞激活和神经炎症反应，并具有改善记忆障碍和突触可塑性降低的神经保护作用。由此可见，桂皮醛可能成为改善AD等神经退行性疾病潜在的有效药物，其药理机制的深入研究将具有一定的社会价值和临床应用前景。.本项目部分研究成果已于2016年8月在国际期刊《Neuropharmacology》上发表，论文标题为“Trans-Cinnamaldehyde Improves Memory Impairment by Blocking Microglial Activation through the Destabilization of iNOS mRNA in Mice Challenged with Lipopolysaccharide”，通讯作者为本项目申请人徐颖教授。