条件性敲除efr3a基因对APP/Psn转基因小鼠神经退行性变的影响及机制研究

Alzheimer's Disease (AD)is characterized by a progressive loss of learning and memory abilities in elderly people. One of the major causes of AD is the accumulation of beta amyloid (Aβ) in the brain. Aβ accumulates both intraneuronally and extracellularly, but intraneuronal Aβ accumulation occurs earlier and may play an important role in synaptic impairment,formation of senile plaque and neuron death in AD. However, the cellular and molecular mechanisms of neuronal Aβ accumulation and its role in neurodegeneration are not clear. In our unpublished study,we developed a Drosophila model in which Aβ accumulates intraneuronally and caues a series of age-dependent synaptic and axonal changes. In this model, we found that insufficiency of rbo gene,the Drosophila homolog of efr3a, reduced intraneuronal Aβ accumulation,ameliorated the synaptic deficit and reduced neuron death. Here we propose to investigate the effect of conditional efr3a knockout on the neuropathological and cognitive changes in APP/Psn double transgenic mice, and study how RBO/Efr3a regulates/mediates intraneuronal Aβ accumulation. This study may provide potential therapeutic target for AD.

阿尔兹海默病(Alzheimer's disease, AD)是以进行性认知功能衰退为特征的老年性神经退行性疾病。AD的重要病因之一是β淀粉样肽（Aβ）在大脑的神经元内外积累。神经元内Aβ积累发生在AD早期，在突触损伤、淀粉样斑块形成、神经元死亡中的作用越来越受到重视。但是Aβ在神经元内积累是如何发生、如何引起突触损伤和神经元死亡的分子细胞机制还不清楚。我们前期结果显示在Aβ表达果蝇中，下调efr3a的果蝇同源基因rbo的功能或表达量能显著减少神经元内Aβ的积累、减轻突触传递障碍、减少神经元的死亡。为进一步明确efr3a基因在AD中的作用及细胞分子机制，我们拟在AD模型小鼠（APP/Psn1转基因）中研究条件性敲除efr3a基因后是否改善AD小鼠的神经退行性病理变化及学习记忆障碍，是否影响神经元内Aβ积累，并研究其细胞分子机制。如获预期结果，可为AD的诊治提供新的潜在靶点或途径。

不断积累的研究表明β淀粉样肽（Aβ）代谢异常和神经元内Aβ42积累在阿尔茨海默病（AD）中起重要作用。利用前期构建的独特的过量表达Aβ42的果蝇模型，通过遗传筛选我们发现果蝇rolling blackout (rbo)功能缺失突变可抑制该果蝇模型的神经退行性变化。文献和我们结果显示小鼠、果蝇和酵母细胞的RBO（又称Efr3，在高等动物有Efr3a和Efr3b两个同源蛋白）与激酶PI4KIIIa、脚手架蛋白TTC7在细胞膜上形成复合体。通过大量实验，我们发现：1）在APP/Psn1小鼠海马中条件性敲除Efr3a能修复CA3-CA1的LTP障碍和CA3-CA1突触囊泡释放几率的下调，并显著改善APP/Psn1小鼠的空间学习记忆障碍；2）在APP/Psn1小鼠中敲除一个拷贝PI4KA（编PI4KIIIa）或应用PI4KIIIa抑制剂也都能修复CA3-CA1的LTP障碍，并显著改善空间学习记忆能力；3）在表达Aβ42果蝇中分别敲除一个拷贝rbo（果蝇的Efr3同源基因）和PI4KIIIα，或应用PI4KIIIα抑制剂，都可显著减轻表达Aβ42果蝇的衰老依赖的突出传递及运动障碍，并延长寿命。总之，分别部分敲除Efr3/RBO－PI4KIIIa复合体中的Efr3a/rbo和PI4KIIIα，或应用PI4KIIIα抑制剂都能减轻小鼠和果蝇AD模型的神经损伤和行为变化。.我们还发现下调RBO或PI4KIIIα的表达或药物抑制PI4KIIIα激酶活性能减少表达Aβ42果蝇模型中的神经元内Aβ42积累，促进表达Aβ42果蝇神经元释放Aβ42，促进稳转APP的人类HEK293T以及原代培养的APP/Psn1小鼠海马神经元释放Aβ42,但不改变α、β、γ分泌酶的活性和APP的表达量。我们还发现PI4KIIIα的产物PI4P能在脂质体中促进Aβ42单体转变成多聚体，而PI和PIP2的作用不明显。多篇报道显示Aβ42多聚体对细胞膜的亲和力比Aβ42单体的要强十多倍因此，下调Efr3/RBO－PI4KIIIa复合体可能抑制Aβ42单体在细胞膜聚合，促进Aβ42释放，减少神经元内Aβ42积累。.从而，我们提出以促进细胞分泌Aβ42为策略，以RBO/Efr3-PI4KIIIa蛋白复合体为靶点和其抑制剂为潜在药物治疗AD的突破性和革命性的理论。