特定microRNAs对缺血/低氧损伤大鼠脑组织淀粉前体蛋白的调控研究

Ischemia/hypoxia can induce high expression of amyloid precursor protein (APP) which leads to over production of β-Amyloid (Aβ). Aβ is the key factor that could disturb the normal function of brain and even the structure which is the main cause of sporadic Alzheimer's disease (AD). Ischemia/hypoxia could influence microRNA expression which results in either alteration of APP gene expression or DNA methylation through DNA methyltransferase. Based on our previous studies and microRNA chip results, this study aimed at investigating the regulation of specific microRNAs on APP expression and Aβ production under ischemia/hypoxia condition and its molecular mechanism. The result could reveal the molecular mechanism of early pathogenesis of AD and exploit new drugs for AD.

缺血/低氧导致脑组织中淀粉前体蛋白(APP)表达增加，Aβ产生增多，从而引起一系列脑组织结构和功能的改变，是散发性Alzheimer病(AD)早期发病的关键因素。同时缺血/低氧可以通过特定microRNAs表达的变化直接改变APP蛋白的表达水平，或通过改变甲基转移酶影响基因启动子甲基化水平，从而间接影响APP基因的表达。本课题组前期已利用慢性脑缺血/低氧大鼠模型发现与APP基因及甲基转移酶基因相关的几种特定microRNAs的差异表达。在此基础上，本研究拟采用动物、细胞缺血/低氧模型，借助细胞生物学、分子生物学和病理学等研究方法，进一步探讨已发现的差异microRNAs和APP基因表达的相互调控关系，及其对缺血/低氧损伤脑组织中Aβ产生的影响和调控机制。所获研究成果将有助于阐明缺血/低氧在AD早期发病过程中的分子机制，为开发新型的AD早期防治药物提供实验依据。

慢性脑缺血/低氧是散发性 Alzheimer 病(AD)发病的重要危险因素。慢性脑缺血/低氧可通过诱导特定 microRNAs 表达的变化影响β-淀粉样肽(Aβ)生成相关蛋白表达的改变，以及与认知功能相关的蛋白及结构的变化，这些变化正是引发痴呆的病理基础。本项研究通过体内外实验，采用细胞生物学、分子生物学、免疫组织化学、病理学等方法，得出以下实验结果：1、慢性脑缺血低氧使海马组织中miR-124及miR-181c的表达持续下降，生物信息学分析及分子生物学检测证实，BACE1为miR-124的作用靶蛋白，TRIM2为miR-181c的下游靶蛋白；2、慢性脑缺血/低氧通过抑制miR-124表达使BACE1及Aβ水平升高；3、Aβ可进一步诱导miR-124表达下降，BACE1蛋白水平升高，加重缺血低氧损伤；4、慢性脑缺血/低氧及Aβ均通过EPAC-Rap1信号通路调控miR-124的表达；5、慢性脑缺血/低氧损伤抑制miR-181c表达，促进TRIM2蛋白的表达水平升高； 6、miR-181c通过靶蛋白TRIM2抑制NF-L的泛素化，促进NF-L的表达，进而促进神经元树突分支并增加树突棘密度；7、miR-181c可调控NR1表达以及胞内定位，提高细胞活性，减少细胞凋亡；8、过表达miR-181c可改善慢性脑缺血/低氧导致的认知功能下降。通过以上研究结果可得出以下结论：microRNAs在慢性脑缺血/低氧导致的认知功能障碍中发挥作用，通过改变microRNAs表达可改善慢性脑缺血/低氧诱导的认知损伤，可为开发新型的AD早期防治药物提供实验依据。