ErbB4通过PV中间神经元调控β-淀粉样蛋白诱导的认知障碍的机制研究

Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disease with severe cognitive impairment that afflicts patients and their families. However, the neurobiological mechanism of cognitive impairment remains unclear. In our recent work, we found that ablating ErbB4 in PV neurons attenuated synaptic and cognitive deficits in AD mouse model suggested that ErbB4 might mediate the cognitive impairment during AD. Furthermore, we found that ErbB4 could interact with Aβ, and Aβ-induced reduction of Nav1.1 expression in PV neurons was dependent on ErbB4. Base on the preliminary study, multiple approaches including immunostaining, Western blotting, EEG and electrophysiology will be used to investigate the effect of the interaction between ErbB4 and Aβ on the functional activity of PV interneurons and neural circuit activity, elucidate the neurobiological mechanism of ErbB4 in mediating the cognitive deficits induced by Aβ. Results from this project will facilitate our understanding of the mechanism underlying Aβ-induced neuropathology, which will provide us new insights into the mechanisms of AD and provide a new strategy for the diagnosis and intervention.

阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD) 是一种伴有严重认知障碍的神经退行性疾病，长期折磨和困扰着患者与其家庭，但是其认知障碍的具体发病机制仍然不明。我们前期的研究发现，敲除PV神经元中ErbB4能够明显改善AD小鼠模型的突触可塑性损伤和记忆障碍，提示ErbB4介导了AD发病过程中的认知障碍。我们进一步的研究发现，ErbB4能够与Aβ相互作用，Aβ诱导的PV神经元上的Nav1.1表达降低依赖于ErbB4。本课题拟在前期研究基础上，综合免疫染色、Western blotting、脑电记录和电生理学等方法，研究ErbB4与Aβ之间相互作用对PV中间神经元功能活性和神经环路活动的影响，阐明ErbB4介导Aβ诱导的认知功能低下的分子机制。本项目研究结果将有助于深入理解Aβ的致病机理，从而为进一步揭示AD的发病机制提供新的视角，也为疾病的诊疗提供新策略。

大脑中β-淀粉样蛋白(Aβ)的积累是阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD)的一个特征性标志。 ErbB4是一种酪氨酸激酶受体，主要在GABA能中间神经元中表达，尤其在PV神经元。我们的研究表明，PV神经元中ErbB4与Aβ诱导的认知障碍有关，然而机制仍未确定。我们采用Cre-floxp敲除系统、免疫荧光、免疫组化、Western blotting、qPCR和流式细胞术等多种方法研究ErbB4介导Aβ诱导的病理变化的机制。我们发现PV神经元中ErbB4特异性敲除明显减弱了Aβ诱导的神经毒性，抑制了Aβ诱导的突触蛋白PSD95和synaptophysin的减少，也抑制了hAPP-J20小鼠海马中神经元活性相关蛋白c-Fos的降低，但减少了海马特别是齿状回(DG)中PV神经元的数量。此外，ErbB4下游的蛋白质c-Jun N末端激酶(JNK)能被Aβ激活，但ErbB4的配体神经调节蛋白1(NRG1)β1不能激活，表明Aβ和NRG1β1的下游途径不同。ErbB4抑制剂AG1478和NRG1β1预处理可抑制JNK磷酸化。siRNA敲除ErbB4后降低了JNK磷酸化和表达水平、tau蛋白Ser396和Thr205磷酸化水平及Bax表达。因此，ErbB4有可能通过JNK/tau通路介导Aβ诱导的神经病理变化，调控ErbB4有可能抑制JNK/tau通路，干扰AD的发病进程，提供了一个潜在的治疗AD的靶点。研究表明，在AD患者和AD动物模型中，神经发生增强，而抑制异常的成体海马神经发生可能干扰AD发病进程。颗粒下区(SGZ)中的PV神经元可以调节成体海马神经发生，然而，PV神经元中ErbB4是否影响成体海马神经发生仍不清楚。BrdU标记和NeuN染色结果显示，敲除PV神经元中的ErbB4后，小鼠海马神经祖细胞的增殖增加，但新生神经元的存活和成熟神经元数量降低，提示PV神经元中ErbB4与成体海马神经发生过程密切相关。脑源性神经营养因子(BDNF)及其受体原肌球蛋白相关激酶B(TrkB)的表达在ErbB4缺失小鼠的海马中显著降低。因此，PV神经元中ErbB4可能通过影响BDNF-TrkB通路来调节成体海马神经发生,揭示了神经发育的分子机制，为调控ErbB4抑制异常的成体海马神经发生干扰AD的发病进程提供了基础。