山茱萸环烯醚萜苷调节Calpain拮抗Tau蛋白异常过度磷酸化的机制研究

Alzheimer's disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease. In recent years, more and more issue brings highlights of a meeting focused on tau, but there is no successful drug development. Cornel iridoid glycoside (CIG) is a main component extracted from Cornus officinalis. Our previous study found that the mechanism of CIG antagonizing tau hyperphosphorylation is related to its inhibition of glycogen synthase kinase-3beta (GSK-3beta) and increasing protein phosphatase 2A (PP2A). We speculate whether Calpain is the common upstream regulating factor of GSK-3beta and PP2A activity. This project intends to use Tau transgenic mouse model, Calpain transfection and knockout cell model to study the effct of CIG on Calpain, GSK-3beta and PP2A, then to clarify that CIG regulates GSK-3beta and PP2A activity through inhibition of Calpain activation to attenuate abnormal tau hyperphosphorylation, and prevents neuronal degeneration and death. The project will further clarify the exact mechanism of CIG antagonizing tau hyperphosphorylation, identify new targets of anti-AD, and interpret the multi-target mechanism of Chinese medicine in AD therapy scientifically.

阿尔茨海默病（AD）是发病率最高的神经退行性疾病。近年来，以tau蛋白为靶标的药物研究越来越引起关注，但目前尚无研发成功的药物。山茱萸环烯醚萜苷（CIG）是我们从补肾益智中药山茱萸中提取的主要有效部位。我们前期研究发现：CIG拮抗tau蛋白过度磷酸化的机制与抑制糖原合成酶激酶-3beta（GSK-3）和增高蛋白磷酸酯酶2A（PP2A）活性有关。我们设想Calpain是否为两者共同的上游调节机制？本项目拟应用Tau转基因小鼠模型、Calpain转染和敲除细胞模型，研究CIG对Calpain、GSK-3beta和PP2A的影响，明确CIG通过“抑制Calpain激活-GSK-3活性降低同时PP2A活性升高-拮抗tau蛋白异常过度磷酸化”，从而阻止神经元变性死亡。本项目将进一步阐明CIG拮抗tau蛋白过度磷酸化的确切机制，发现与确认AD防治药物新靶点，对中药治疗AD多靶点作用进行科学阐释。

阿尔茨海默病（AD）是发病率最高的神经退行性疾病。近年来，以tau蛋白为靶标的药物研究越来越引起关注，但目前尚无研发成功的药物。山茱萸环烯醚萜苷（CIG）是我们从补肾益智中药山茱萸中提取的主要有效部位。我们前期研究发现：CIG拮抗tau蛋白过度磷酸化的机制与抑制糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）和增高蛋白磷酸酯酶2A（PP2A）活性有关。我们设想Calpain是否为两者共同的上游调节机制？本项目发现：（1）采用P301S（tau蛋白过表达）模型，发现CIG能够在体抑制tau蛋白在各个位点的磷酸化，抑制GSK-3β活性，但是对其截断无影响，提高PP2A活性，并能够减少calpain底物spectrin αⅡ，增加源性抑制剂calpastatin表达，提示CIG对GSK-3β及PP2A的调控可能与其抑制calpain异常激活相关；细胞沉默calpain的CAPNS1亚基之后，CIG对calpain1及calpain2的表达无影响；CIG能够调控calpain异常激活模型中PP2A及GSK-3β的活性；CIG中的有效成分莫诺苷及马钱苷与calpain的结合力较弱。以上结果表明CIG通过“间接作用于CAPNS1亚基抑制calpain激活-GSK-3活性降低同时PP2A活性升高-拮抗tau蛋白异常过度磷酸化”。（2）实验发现CIG能够抑制炎症模型中NLRP3炎症小体的形成，并且能够体内外调控小胶质细胞的表型极化及炎症因子分泌；CIG有效成分獐牙菜苷能够有效抑制NLRP3炎症小体相关蛋白的表达，抑制calpain活性进而改善小胶质细胞的异常活化。该项目将进一步阐明CIG拮抗tau蛋白过度磷酸化的确切机制，发现与确认AD防治药物新靶点，对中药治疗AD多靶点作用进行科学阐释。