ApoE4通过影响NMDA受体功能加剧5xFAD小鼠认知损害

载脂蛋白E4(ApoE4)是阿尔茨海默病(AD)最重要的危险因素,但ApoE4增加AD易感性的机制至今不太明确。N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)介导的兴奋性神经毒性作用已被广泛认可,但内源性ApoE异构体(E2/E3/E4)影响NMDAR活性、引起认知功能损害的机制还未被阐明。我们的前期研究发现ApoE4基因型的5xFAD转基因小鼠存在脑内突触后相关蛋白PSD-95和NMDAR-2B亚基的缺失。本项目应用ApoE基因敲除(ApoE-KO)和分别表达ApoE2/E3/E4基因型(ApoE2/3/4-TR)的5xFAD转基因小鼠模型,观察不同类型的ApoE异构体对AD小鼠学习记忆和海马长时程增强的影响,并结合上述转基因小鼠来源的胶质细胞-神经元共培养模型,深入探讨ApoE异构体影响NMDAR功能的分子机制。本研究将有助于阐明ApoE4所致的突触功能可塑性改变在AD发病机制中的重要作用。

研究背景： Aβ沉积、神经原纤维缠结形成及神经元突触丢失是阿尔茨海默病(AD)脑内的主要神经病理改变。载脂蛋白E4(ApoE4)是AD最重要的危险因素,但ApoE4 增加AD易感性的机制至今不太明确。.研究内容：本项目应用ApoE基因敲除(ApoE-KO)和分别表达ApoE2/E3/E4 基因型(ApoE2/3/4-TR)的5xFAD 转基因小鼠模型（简称EFAD）,观察不同类型的ApoE 异构体对AD小鼠学习记忆的影响,并从NMDAR/ CaMK-II/CREB等学习记忆信号分子的表达、内质网应激的活化及tau蛋白的磷酸化水平探讨ApoE4增加AD易感性的可能机制。.研究结果：1、ApoE4可通过NMDAR/ p－CaMKII/CREB途径下调BDNF的表达，影响突触可塑性，进而加剧5XFAD小鼠认知功能障碍。ApoE4能导致海马神经元细胞内钙通道异常，引起细胞内钙超载，并调节NMDA受体→Ca2+→钙调蛋白（CaMK-II 、DAPK1）→CREB 磷酸化→BDNF 通路相关蛋白的表达水平。2、内质网应激UPR通路在5xFAD转基因小鼠2月龄出现活化，在早期即参与了AD的发生和发展，并且与神经元内Aβ积聚密切相关，同时内质网应激主要发生在神经元，持续的应激可促进神经元的功能退化。apoE通过适度的内质网应激反应对神经元的损伤有修复作用，apoE3保护作用最强，apoE4不仅清除Aβ的能力减弱，而且使强烈的内质网应激反应提前出现，对神经细胞产生了毒性作用，引起了神经功能退化，这可能是增加阿尔茨海默病的发病风险机制之一。3、在5xFAD 转基因小鼠中，tau 蛋白磷酸化水平的增加是由于CDK5活性升高所引起；ApoE4 能够通过calpain-CDK5 信号通路介导tau 蛋白的过度磷酸化，从而破坏神经元的骨架结构，最终导致5xFAD 转基因小鼠的认知功能损害。.研究意义：本项目从整体、细胞和分子水平研究ApoE4调节NMDA受体功能、内质网应激及tau蛋白磷酸化，参与AD发生发展的关系及其机制，研究结果有助于深化对AD发病机理的认识。