ChK1介导CIP2A上调参与阿尔茨海默病发病的机制研究

CIP2A is an endogenous PP2A inhibitor and our previous study shows that CIP2A up-regulation promotes AD-like pathogenesis through inhibiting PP2A in AD brain, but the mechanism underlying CIP2A up-regulation is not clear. Our preliminary data showed DNA damage, ChK1 activation and CIP2A up-regulation in AD brains; treatment of primary neurons with Aβ or H2O2 or KCl resulted in DNA damage, which further induces ChK1 activation, CIP2A expression and tau phosphorylation. ChK1 inhibitors could rescue the above lesions. Based on these findings, it’s hypothesized that DNA damage-induced ChK1 activation promotes AD development through up-regulating CIP2A. To identify this hypothesis, the following investigations will be performed: 1. To confirm the relationships of DNA damage, ChK1 activation, CIP2A up-regulation, AD-like pathogenesis in AD human/transgenic mice brains; 2. To identify the signaling pathway: DNA damage-ChK1 activation-CIP2A up-regulation-tau/APP hyperphosphorylation-neurodegeneration in primary neurons though ChK1 overexpression or DNA damage inducers treatment; 3. To explore the potential of ChK1 as an AD drug target through overexpressing ChK1 in mouse brains and ChK1 inhibition in AD transgenic mice. This study will elucidate the mechanism of CIP2A upregulation in the AD brain and provide a new target for AD prevention.

CIP2A是内源性PP2A抑制因子，前期研究发现其通过抑制PP2A促进AD病变，但其上调机制不明。预实验发现AD脑中DNA损伤伴随ChK1激活和CIP2A水平增加；用Aβ/H2O2/KCl处理神经元造成DNA损伤导致ChK1激活，CIP2A表达增加，tau磷酸化增加，而抑制ChK1能逆转上述病变。因此提出：DNA损伤导致ChK1活化可通过上调CIP2A参与AD发病。本项目拟1.在AD人/转基因鼠脑明确DNA损伤、ChK1活化、CIP2A上调和AD病变的相关性；2.在神经元过表达ChK1或通过DNA损伤活化ChK1，明确DNA损伤-ChK1活化-CIP2A表达增加-神经退变损伤信号通路；3.在小鼠脑过表达ChK1和在AD转基因鼠脑抑制ChK1，观察动物认知功能和脑内AD样病变，明确ChK1是AD关键致病分子和药物治疗靶标。本研究将阐明AD脑中CIP2A上调新的上游机制，为AD防治提供新靶点。

阿尔茨海默病（Alzheimer disease, AD）是一种起病隐匿且进行性发展的神经系统退行性疾病，患者发生学习记忆及认知功能减退，并伴随神经精神症状和行为障碍。随着全球人口老龄化的加剧，AD 患者数量急剧增加，寻求有效的药物治疗新靶点，延缓 AD 的进展和改善 AD 病人的生活质量，是全球医学界的重要课题之一。CIP2A是内源性PP2A抑制因子，前期研究发现其通过抑制PP2A活性促进AD病变，但其上调机制不明。DNA 损伤是AD人脑中的早期改变，ChK1属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，神经元内DNA损伤能否通过激活ChK1引起CIP2A 蛋白表达增加导致AD发生并不明确。在本项目的资助下，我们的主要研究内容及重要结果如下：1、在AD人脑、AD转基因鼠脑中，检测到DNA损伤增加，ChK1活化、CIP2A上调；2、在Aβ处理的原代神经元中检测到DNA损伤增加，ChK1-CIP2A-PP2A-tau/APP通路激活；在Aβ处理的星形胶质细胞中检测到ChK1-STAT3-CIP2A通路激活，星形胶质细胞活化，促炎因子（IL-6、TNF-α）、Aβ40及Aβ42增加；ChK1抑制剂SB、PF逆转上述病变；3、用星形胶质细胞条件培养基处理原代神经元，过表达ChK1条件培养基处理原代神经元后，神经元树突及突触相关蛋白（Synaptophysin、Synapsin I、PSD95、GluA1）减少；而用ChK1抑制剂（SB）处理后的条件培养基处理原代神经元，上述指标得到逆转；4.在野生型小鼠脑内海马区过表达ChK1，发现小鼠学习记忆障碍，神经退行性变；5.在APP/PS1转基因鼠中使用ChK1抑制剂（GDC-0575）和在3*Tg转基因鼠中使用CIP2A抑制剂(PPI)，小鼠学习记忆得到改善，海马区ChK1活性下降、PP2A活性上升，DNA损伤减少、CIP2A、APP蛋白表达减少、tau磷酸化减少，可溶性和不可溶性Aβ40、Aβ42减少，神经元丢失及突触退行性变得到缓解。因此，在本项目经费的资助下，我们系统地探讨了ChK1活化导致AD发生与进展的分子机制，为 AD 的治疗提供新的分子靶点和药物。