神经细胞IKKbeta在阿尔茨海默病发病中的作用和治疗靶点研究

Alzheimer's disease (AD) is characterized by extracellular amyloid beta peptide (Abeta), which injures neurons and activates microglia. NF-kappa B as a transcription activator is strongly activated in the AD brain. After we have observed that deficiency of IKKbeta, a kinase activating NF-kappa B, in microglia prevents the pathogenesis of AD mice (Liu Y, 2014), we plan to investigate whether IKKbeta in neurons mediates neuronal degeneration and Abeta generation in AD and the relevant molecular mechanisms. In this proposal, we will cross-breed APP-knock-in mice with IKKbeta-floxed or STOP-floxed constitutively active IKKbeta mice and Camk2alpha-Cre mice, which express Cre specifically in neurons. In the adult AD mice, the neuronal IKKbeta will be deleted or activated. Thereafter, the impairment of synaptic network and neuronal death, cerebral Abeta load and neuronal inflammatory activation will be evaluated. In the end, a pilot therapeutic study of IKKbeta inhibitor will be performed with APP-knock-in mice. In summary, this proposal will contribute to better understanding of AD pathogenic mechanisms, and clarify whether IKKbeta is a proper therapeutic target.

阿尔茨海默病（AD）以淀粉样蛋白（Abeta）损伤神经细胞和激活小胶质细胞为主要病理表现。NF-kappaB作为一个转录因子在AD大脑内高度激活。我们在前期的研究中发现特异敲除小胶质细胞内激活NF-kappaB的上游激酶IKKbeta能够抑制AD小鼠的病情进展。在本课题中我们将进一步研究神经细胞IKKbeta在AD发病中是否介导神经细胞损伤和Abeta的生成，以及相应的分子机制。我们会使用APP敲入AD小鼠模型，与IKKbeta-floxed或STOP-floxed-激活型IKKbeta，以及神经细胞特异表达Cre的小鼠交配，在成年AD小鼠中特异敲除或激活神经细胞IKKbeta，从而研究大脑内神经突触损伤，Abeta负荷和炎症激活的变化。最后，开展AD小鼠IKKbeta抑制剂的治疗研究。本课题的研究有利于进一步阐明AD发病机制，并探讨IKKbeta是否为合适的治疗靶点。

阿尔茨海默病（AD）是老年人痴呆的主要病因，缺乏有效的治疗方法。神经元生产的淀粉样蛋白（Aβ）和磷酸化tau蛋白不但直接损伤神经元，而且激发炎症反应间接损伤神经细胞。炎症同时促进神经元进一步生成Aβ和磷酸化tau蛋白，形成一个正反馈的致病机制。本研究在APP和tau两种AD的转基因小鼠模型中特异敲除神经元的IKKβ，然后分析两种AD小鼠的表型变化。我们同时建立IKKβ敲减的SH-SY5Y神经细胞系。在APP转基因小鼠中，神经元IKKβ缺如降低大脑Aβ的负荷，改善小鼠的认知功能。IKKβ缺如减少β分泌酶的表达和活性。同时IKKβ缺如增加大脑组织的自噬活性，亦可能增加β分泌酶的降解。在tau转基因小鼠中，神经元IKKβ缺如降低大脑磷酸化tau蛋白的水平，但是并不改善小鼠的认知功能，并且对自噬亦无显著作用。所以，我们的研究显示IKKβ在AD发病过程中介导神经元Aβ的生成和tau蛋白的磷酸化。但是IKKβ-NF-kB信号途径也是神经保护的重要机制，IKKβ的缺如可能影响神经细胞的存活。虽然Aβ和磷酸化的tau蛋白是AD发病过程的主要致病分子，我们的研究结果并不支持IKKβ作为治疗靶点。当然，实验中所使用的小鼠模型，高水平表达APP和tau可能对神经元造成额外的生存压力，这在AD患者中并不存在。我们的研究显示了目前所使用的AD转基因动物模型的局限性。在研究特定分子的病理生理作用时，APP转基因模型和tau转基因模型所得出的结论可能并不一致。一种理想的AD模型应能同时模拟Aβ和tau蛋白的病理特点。.周细胞是大脑毛细血管结构和功能的重要调节细胞。我们发现周细胞表达NLRP3，NLRP3缺如降低周细胞的增殖和功能受体（如PDGF受体β和CD13）的表达，从而减少生理状态下小鼠大脑血管床的长度和血管的分支。我们的研究为将来周细胞的免疫调节研究，尤其在病理状态下的分子机理研究指出方向。