原阿片碱（Protopine）通过特异性抑制HDAC6用于治疗阿尔兹海默病的实验研究

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative diseases, which is characterized by amyloid plaues and neurofibrillary tangles (NFTs). NFTs are formed from the accumulation of phosphorylated free Tau. Given the importance of aggregated Tau proteins in AD pathogenesis, degradation of aggregated Tau protein is regarded as a promising therapeutic strategy for AD treatment. Inhibition of HDAC6 is effective for degradation of Tau proteins. However, most of existing HDAC6 inhibitors cannot effectively pass through the blood-brain barrier (BBB) and thus hinder their application in treating neurodegenerative diseases. Our preliminary data show that protopine, an alkaloid isolated from the Chinese medicinal herb Corydalis yanhusuo (延胡索 in Chinese), reduces tau aggregates by inhibiting deacetylase activity of HDAC6 and by enhancing proteasome-mediated Tau degradation in neuronal cells. With these encouraging results, we hypothesize that protopine selectively inhibits HDAC6 and enhances acetylation-mediated degradation of Tau proteins to exert neuroprotection. This study will provide the basis for further development of protopine into therapeutic agents for treating neurodegenerative diseases including AD.

阿尔兹海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，其主要病理特征是脑内淀粉样斑块和神经纤维缠结的形成。高度磷酸化的Tau蛋白聚集是神经纤维缠结的主要成分。鉴于积聚的Tau蛋白在AD中的重要作用，清除聚集的Tau蛋白被认为是治疗AD的有效策略之一。抑制HDAC6能有效清除Tau蛋白。然而现有的多数HDAC6的抑制剂不能有效透过血脑屏障（BBB），因此BBB通透性较好的HDAC6的小分子特异性抑制剂有望成为治疗AD的候选药物。我们的前期研究发现延胡素的主要成分之一原阿片碱（protopine）是HDAC6特异性抑的制剂，并能通过激活蛋白酶体有效地清除Tau蛋白的聚集，提示其有可能成为治疗AD的潜在药物。因此本科题拟进一步探索原阿片碱抑制HDAC6的分子机制，并进一步评价其在AD模型中的神经保护作用，从而有望开发出一个新型的HDAC6的抑制剂用于预防和治疗AD提供重要的临床前数据。

背景：阿尔兹海默病（Alzheimer’s disease，AD）是最常见的神经退行性疾病，也是引起老年痴呆最主要的原因。AD的主要病理特点是在神经纤维网及其周围的血管出现Aβ蛋白沉积现象以及过度磷酸化的Tau蛋白形成的神经原纤维缠结。在AD患者的脑中，Tau蛋白磷酸化程度与AD的严重程度直接相关。因此减少脑内过度磷酸化的Tau蛋白是目前治疗AD药物开发的有效策略。组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）是一种重要的酶，参与AD动物模型中的Tau过度磷酸化和认知功能障碍。此外，先前的研究表明，下调HDAC6活性和增强Hsc70相互作用蛋白（CHIP）的羧基末端可减轻AD中的Tau病理学。.研究方法：在3xTg和P301S Tau转基因小鼠中，通过使用Morris水迷宫、情境恐惧条件反射和旋转杆测定来研究原阿片碱介导的记忆功能改善。Sarkosyl差速离心用于分离非病理和病理Tau。免疫组织化学分析用于确定 原阿片碱对AD小鼠脑切片中Tau沉积物的影响。HDAC6分析和免疫沉淀以及蛋白质印迹实验用于评估原阿片碱介导的Hsp90分子伴侣对病理性Tau降解的活性。.研究结果：在目前的研究中，我们阐明了从中药延胡索中分离得到的原阿片碱的认知增强作用及其潜在机制。原阿片碱在3xTg小鼠和P301S Tau小鼠模型中特异性降低了过度磷酸化的Tau并减轻了学习和记忆功能障碍。分子对接、固相结合和荧光测定表明原阿片碱直接与HDAC6的催化结构域1 (CD1)结合并抑制其活性。原阿片碱在体外和体内增强了分子伴侣如Hsp70、Hsc70以及CHIP E3泛素连接酶的表达，进一步促进了泛素化Tau通过泛素-蛋白酶体系统的降解。.科学意义：首次证明原阿片碱是新型HDAC6特异性抑制剂，其作用机制是通过和HDAC6直接结合，并在AD细胞和动物模型上有效清除磷酸化Tau蛋白，对AD动物模型具有神经保护作用。原阿片碱有望开发成通过靶向Tau降解达到治疗AD目的的新型药物。