APOE基因多态性通过调节神经炎症反应应答敏感性影响AD易感性的作用机制研究

Apolipoprotein E (APOE) is the most important susceptibility gene in sporadic Alzheimer's disease (SAD), but the specific mechanisms of how APOE gene polymorphism influenced the susceptibility of AD, especially the influence on neuro-inflammatory response is still unclear. The previous reports and our recently published research suggested that miR-146a is a negative feedback regulation factor in the immune inflammatory response and play a role on the sensitivity of neuroinflammation. Our team first reported that miR-146a is one of the susceptible gene in AD and further found that APOE gene polymorphisms caused the differential expression of miR-146a in AD clinical samples and cell models. Using the bioinformatics and transcriptome analysis, we present the scientific assumption that APOE gene polymorphisms may influence the level of miR-146a through the regulation of miR-146a transcription factor, then change the sensitivity of neuroinflammation and ultimately contributed to the susceptibility of AD. This project intends to verify this scientific hypothesis at molecular, cellular and animal levels by using the AD model animal model and cell model. The research results could give the researchers a deeper understanding of the mechanism of APOE gene polymorphisms on AD susceptibility, and also provide the important information for the role of APOE in inflammatory response in other APOE susceptibility-related diseases.

载脂蛋白E（APOE）是散发性阿尔茨海默病（SAD）最重要的易感基因，但APOE基因多态性影响AD易感性的具体机制，特别是对神经炎症反应应答的影响仍不清楚。以往文献和我们近期发表研究提示：miR-146a是一种免疫炎症应答中的负反馈调控因子，会影响神经炎症应答的敏感性。申请人首先发现报道miR-146a是AD的易感基因，并在AD病例样本和细胞模型中证实APOE基因多态性引起miR-146a表达差异，通过进一步生物信息学和转录组分析，我们提出ApoE基因多态性通过调控miR-146a转录因子来影响miR-146a水平，改变AD神经炎症应答敏感性、最终对AD易感性有贡献的假说。本课题拟通过APOE基因多态性细胞模型和AD动物模型，在分子、细胞和动物水平深入验证上述科学设想，研究结果可使我们更加深入理解APOE基因多态性影响AD易感性的机制，也对APOE在其他炎症相关疾病中的作用提供重要的参考。

在AD中占绝大数的散发性AD中，APOE是最重要的易感基因，目前报道APOE基因多态性通过影响胆固醇和脂质代谢、与Aβ结合影响其聚集、结合Tau蛋白防止其过度磷酸化等作用与AD的易感性相关。APOE基因多态性影响AD易感性的具体机制特别是对神经炎症应答的作用仍不清楚。细胞和动物实验研究证实外源miR-146a可以抑制不同疾病中的炎症反应应答，miR-146a被确认是炎症应答中的负反馈调节因子，对免疫应答的敏感性有贡献。课题组前期首次报道APOE基因多态性与miR-146a的表达水平相关性良好。本课题围绕APOE基因多态性调控miR-146a基因表达及miR-146a影响AD慢性炎症机制，从动物水平、细胞水平和分子水平开展研究。研究内容包括：miR-146a对APP/PS1转基因小鼠脑内的慢性炎症的敏感性及在AD病理进程的作用；探究APOE基因多态性对AD病理过程中慢性炎症反应应答的影响；探究APOE基因多态性影响miR-146a表达水平的作用机制；探究APOE基因多态性导致AD认知功能改变的突触机制。结果显示：miR-146a鼻腔给药可通过鼻-脑通路有效抵达小鼠海马部位，表明该方法是将miRNA药物投递至大脑的有效方式；miR-146a鼻腔给药明显减轻12月龄APP/PS1转基因小鼠的记忆缺陷；miR-146a通过抑制APP/PS1小鼠海马星形胶质细胞和小胶质细胞活化减轻神经炎症；miR-146a干预减轻了APP/PS1小鼠中Aβ的形成和沉积以及Tau的过度磷酸化；进一步机制研究提示Srsf6是miR-146a的靶点，并可能在AD的病理生理过程中发挥潜在作用。在此基础上我们进一步拓展研究，发现APOE基因多态导致AD认知功能改变的突触机制。免疫共沉淀和双分子荧光互补实验结果显示：APOE以亚型依赖性方式与SNARE复合体相互作用。分子对接与分子动力学模拟实验显示APOE4与VAMP2结合机制。体内外实验结果显示APOE4明显抑制SNARE复合体形成，抑制突触传递。本课题以APOE基因多态性影响AD易感性的作用机制为科学问题，提出APOE基因多态性通过影响miR-146a的表达水平最终影响AD患者脑内慢性炎症反应，最终对AD易感性有贡献的假设，并深入探讨其作用机制。为我们理解AD的作用机制及AD的治疗和防治提供新的靶点和参考。