以24-脱氢胆固醇还原酶为阿尔茨海默症基因疗法新靶点的实验研究

3 beta??hydroxysterol⊿24-reductase (DHCR24) exerts an exact neuron-protective function, its mechanism, however, is unclear. The present proposal is aimed to explore the new machanism how does DHCR24 exert neuron-protective function through its function in cholesterol-biosynthesis. We will experimentally change activity or expression of DHCR24 through lowing the activity of DHCR24 by its specific inhibitor, down-regulating by RNA interference, or up-regulating its expression by Adenoviruses driving the overexpression of DHCR24 at cellular and animal level, and then analyze the changes of structures of lipid rafts/caveolae in neuronal cell membrane and the proteins of insulin/IGF-1 cell signalings which are related to Alzheimer Disease(AD). Based on the results and the previous studies, we will construct several replication-deficient adenoviruses driving the neuron-specific expression of DHCR24 and study their neuron-protective functions and its mechanisms at cellular,tissue and animal levels. Completion of the project will not only to provide more comprehensive theoretical basis for "AD is a type 3 diabetes" doctrine, but also provide a new approach for gene therapy of AD.

24-脱氢胆固醇还原酶（DHCR24）具有确切的神经保护作用，但其机制不明。本项目分别在细胞水平和动物水平通过化学抑制剂以及RNA干扰技术降低神经细胞DHCR24的酶活性或下调DHCR24表达，或者通过重组腺病毒上调DHCR24表达，分析在DHCR24活性或者表达变化的情况下，神经细胞膜上脂质筏/细胞窖结构以及胰岛素及胰岛素样生长因子细胞信号通路中各阿尔茨海默症（Alzheimer Disease , AD）相关蛋白的变化，揭示DHCR24通过胆固醇合成作用发挥神经细胞保护作用的崭新机制。在此基础上，构建几种驱动神经特异性DHCR24表达的重组腺病毒，在细胞、组织以及整体动物水平研究神经细胞上调DHCR24表达对AD的治疗效果，并研究其发挥作用的具体机制。本项目不仅能为 "AD是3型糖尿病"的学说提供更为完善的理论依据，而且能为AD的基因治疗提供新的途径。

阿尔茨海默症（AD）的发病机制较为复杂，如淀粉样蛋白学说，胆固醇学说等。近年来出现了一种新的学说，即“AD是3型糖尿病”，但其详细的病理机制尚未明确。24-脱氢胆固醇还原酶（DHCR24）是一种胆固醇还原酶，其在AD患者脑部受损区域表达下降，暗示DHCR24具有神经保护作用，但是否与其胆固醇合成作用有关尚不明确。本项目分别在细胞水平和动物水平通过化学抑制剂以及RNA干扰技术降低神经细胞DHCR24的酶活性或下调DHCR24表达，或者通过重组腺病毒上调DHCR24表达，分析在DHCR24活性或者表达变化的情况下，神经细胞膜上脂质筏/细胞窖结构以及胰岛素及胰岛素样生长因子I（IGF-1）细胞信号通路中AD相关蛋白的变化。结果显示，DHCR24活性或者表达的下降，使神经细胞对血清剥夺诱导的细胞凋亡更加敏感。这种靶向DHCR24的处理，降低了细胞内胆固醇的浓度，并导致其前体物质胆甾醇的蓄积。同时，破坏了细胞膜上细胞窖的结构以及IGF-1受体在细胞窖中的定位，导致其下游信号通路IRS-Akt-Bad的活性受到损伤。相反，重组腺病毒介导的DHCR24的过表达可以通过增强IGF-1-Akt-Bad细胞信号通路来保护神经细胞免于细胞凋亡。这一研究证明了在神经细胞中DHCR24可以通过胆固醇合成作用发挥神经细胞保护作用的崭新机制。与此同时，我们用分子动力学的方法，研究了DHCR24抑制剂U18666a通过非竞争性机制抑制DHCR24活性的分子机制。在此基础上，我们又构建了驱动神经特异性DHCR24表达的重组腺病毒Ad-hSYN1-DHCR24，在细胞、组织以及整体动物水平上初步研究了神经细胞上调DHCR24表达对AD的治疗效果，发现Ad-hSYN1-DHCR24介导的DHCR24过表达可以保护神经细胞免于由过氧化氢、衣霉素以及beta淀粉样蛋白等多种氧化应激和内质网应激诱导的细胞凋亡。本项目的完成不仅为 “AD是3型糖尿病”的学说提供更为完善的理论依据，而且为AD的基因治疗途径提供了新的参考。