半乳糖凝集素-1对朊病毒病神经发生及神经保护作用之研究

Prion disease refers to a group of fatal transmissible neurodegenerative diseases for which no pharmacological treatment is available. Galectin-1 (Gal-1) is a ubiquitously expressed hypoxia-inducible beta-galactoside-binding lectin that has been implicated in variety of biological events. In nervous system, Gal-1 is known to be involved in cell proliferation, neurogenesis and the expression of brain derived neurotrophic factor (BDNF), which is associated with prevention of neuronal loss, suggesting that this lectin may participate in response to brain insult. Our previous study using 2D-DIGE differential proteomics demonstrated Gal-1 was upregulated in the frontal cortex of postmortem human prion disease brain. And we further hypothesized that increased expression of Gal-1 may compensated for impairments in prion infected brain. In current research, we will employ prion-infected SMB.s15 cell line and the brain of 263K scrapie strain host model to investigate the effects of Gal-1 on the expressions of BDNF and its receptor TrkB , cell proliferation, neurogenesis, etc. Thus, our study may help to elucidate the balance of pathogenesis and compensation in prion disease and shed new light on possible treatments for it.

朊病毒病是由于朊蛋白发生构象变化所致的致死性神经变性病。半乳糖凝集素-1（Galetin-1, Gal-1）在神经发生过程中起关键作用，促进脑源性神经生长因子（BDNF）大量分泌，具有神经保护作用。我们在前期工作中应用差异蛋白质组方法发现Gal-1在朊病毒病尸检脑组织表达上调，但其机制和作用尚不明确。本课题首先在细胞水平观察不同浓度Gal-1、Gal-1基因转染对朊病毒感染细胞系（SMB.s15细胞系）的细胞增殖、细胞周期、BDNF/TrkB通路表达及PrPSc表达量的作用；第二步利用颅内接种朊病毒（羊瘙痒因子263K）实验动物模型，应用ALZET微量泵持续注射Gal-1，观察Gal-1对实验动物潜伏期、行为学、神经病理相关指标、PrPSc表达量、神经发生相关指标（NeuN,Nestin,DCX等）和BDNF/TrkB通路的影响。本课题将对朊病毒的治疗和干预提供实验依据。

我们在前期研究中应用差异蛋白质组学方法发现Gal-1在遗传性朊病毒脑组织中表达升高，进一步在多种朊病毒病实验动物模型脑组织中进行Gal-1检测。应用免疫印迹方法，发现Gal-1在263K仓鼠模型，ME7小鼠模型及139A小鼠模型终末期脑组织含量均有明显升高。在3例致死性家族性失眠症（FFI）、1例散发性CJD（sCJD）和1例PRNP基因突变的家族性CJD（G114V）尸检脑组织表达升高。应用免疫组化方法，发现Gal-1在263K仓鼠模型，ME7小鼠模型及139A小鼠模型脑组织表达明显升高。应用qRT-PCR方法，发现朊病毒病动物模型脑组织Gal-1mRNA转录水平升高。应用荧光共聚焦显微镜观察小鼠139A动物模型脑组织Gal-1与神经元和星型胶质细胞的共定位。构建pcDNA3.1-Gal-1质粒，转染朊病毒感染细胞系SMB.s15细胞及对照细胞系，转染24-72h，PrPSc的表达均有下降，以转染48hPrPSc表达下降最为显著。课题组在国内外首次应用免疫组化、免疫印迹和qRT-PCR等研究方法首次明确了Gal-1在朊病毒病感染细胞系、动物模型和人类尸检脑组织表达升高，并与疾病时间有较明显的时效关系，结果具有高度一致性，上述结果提示Gal-1可能在朊病毒病发病机制中发挥重要作用，并可能是朊病毒病治疗靶点之一。..探索RyR2在朊病毒病发病机制中的作用。课题组在前期研究中应用差异蛋白质组学方法发现RyR2在遗传性朊病毒脑组织中表达升高，RyR2在从细胞学以及行为学上，都显示RyR2可以促进海马突触的形成，参与记忆以及学习的形成过程，特别是远期记忆过程。进一步在多种朊病毒病实验动物模型脑组织中进行RyR2检测，应用免疫印迹方法，发现RyR2在263K仓鼠模型，ME7小鼠模型及139A小鼠模型终末期脑组织含量均有明显下降，应用荧光共聚焦显微镜观察仓鼠263k动物模型脑组织RyR2在神经元和星型胶质细胞表达。上述结果均显示RyR2在朊病毒病的发病机制中有重要作用，并可能是治疗靶点之一。