β-淀粉样蛋白清除对AD脑内失营养性神经突起的影响

Dystrophic neurites （DNs）are the main components of the compact plaques in Alzheimer's disease. There is positive relationship between DNs and cognitive deficit. It is shown that the numbers of DNs are positively correlated to the cognition deficit in AD. β-amyloid(Aβ) clearance with the immunotherapy is considered to reduce amyloid burden in both of AD animals and patients brains effectively and improve animal behaviors. But the progressively cognition decline was not be rescued. Our previous study demonstrated that DNs appear before the formation of amyloid plaques, which indicate that formation of DNs may not be caused completely by toxicity of Aβ, so that simple removement Aβ can't reverse or prevent formation and development of DNs. In order to verify the hypothesis, the active and passive immunotherapy are used to explore the influence of Aβ clearance on DNs in the brain of APP/PS1 mice before and after the formation of amyloid with the methods of biochemistry and histopathology, the relationship between DNs and Aβ deposition will be investigated which will provide new ideas for theory and treatment of AD.

失营养性神经突起（DN）是形成阿尔茨海默病（AD）致密型老年斑的重要组分，研究发现DN数量与AD认知障碍的严重程度呈正相关。AD免疫治疗是清除β-淀粉样蛋白(Aβ)的常用方法，被认为可有效降低AD动物及人脑内淀粉斑的沉积，改善动物的行为学，但不能有效遏制AD患者认知功能的进行性地下降。本课题组前期发现DN出现早于Aβ在胞外的沉积，提示DN的形成可能不完全由Aβ毒性作用所致，单纯清除Aβ不能完全阻止DN的形成与进一步发展。为验证这一假说，本项目采用生物化学和组织病理学方法,在淀粉斑形成前、后两个不同时期分别对APP/PS1双转基因小鼠进行AD主动及被动免疫处理, 观察Aβ清除对小鼠脑内DN的影响,探明AD脑内DN与Aβ的关系，为进一步完善AD理论及治疗提供新思路。

本项目拟通过Aβ主动免疫清除脑内淀粉斑，观察失营养性神经突起在Aβ形成过程中的可能作用。鉴于近两年Aβ抗体主动和被动免疫临床药物实验进一步失败的新文献跟踪，提示本项目实验结果的转化医学意义很有限，结合执行过程中的诸多实际困难，我们及时转换角度，通过微量注射人脑匀浆液至鼠脑观察脑内失营养神经突起的变化，进一步确认有关淀粉蛋白斑形成的其它机制，从新的角度观察失营养性神经突起在Aβ形成过程中的可能作用，为进一步完善AD理论及治疗提供新思路。..项目采用单侧注射老年人脑匀浆液至大鼠前脑，在注射点及其对称对侧脑区观察到失营养性神经突起形成。这些BACE-1免疫阳性的肿胀轴突可以与谷氨酸、胆碱能及五羟色胺能神经递质以及APP、Aβ等局部发生免疫共存，而与GABA能神经元较少共存。我们进一步将人脑匀浆液注射至APP/PS1AD转基因小鼠脑内，观察失营养性神经突起在Aβ淀粉斑形成前即以出现。注射侧及其对称脑区淀粉斑沉积均明显增加，提示失营养性神经突起病变可诱发淀粉斑提前沉积。相关实验数据正在整理成文（本人将为第一作者，标注有本项目资助，拟定2016年投稿）。项目尚资助了AD时微血管病变参与淀粉斑形成病理机制的相关研究。结果显示豚鼠脑内微血管损伤可能诱发多系统神经突起病变，这种病变可能与淀粉斑形成有关。项目组还通过文献检索提出AD与癌症发病之间存在负相关的流行病学现象提示细胞存活/再生动力亢进可能影响其发生和发展过程，上述文献及实验结果已整理发表SCI论文2篇。. 此外，我们尚从脑的发育角度探讨脑的老化及AD发生的可能规律，支持了多项发育相关研究，共发表SCI论文5篇,CSCD论文2篇，并以第一申请人获得4项授权专利。项目执行期间，进行多次国内外学术交流，培养多名硕士和博士研究生，在推动申请人所在团队的科学探索、学术交流和人才培养方面取得了一定成绩。