缺血/低氧对Alzheimer病发病相关基因甲基化影响及其分子机制

缺血/低氧导致脑组织中淀粉前体蛋白(APP)及其裂解酶（BACE1、PS1）表达增加，Aβ产生增多，从而引起一系列脑组织结构和功能的改变，是散发性Alzheimer病(AD)早期发病的关键因素。同时缺血/低氧可通过影响DNA甲基化修饰来影响DNA的表达。DNA甲基化修饰是一可逆过程，能够干扰这一过程的化学药物即可改变原有DNA的表达。据此本研究拟在细胞水平上，通过细胞生物学、分子生物学、免疫组织化学、病理学等方法，研究缺血/低氧对神经元及神经胶质细胞中APP、BACE1和PS1基因甲基化状态及影响甲基化相关酶的改变，同时观察甲基供体及去甲基化酶对靶基因低甲基化的逆转作用。所获研究成果将有助于揭示缺血/低氧在AD早期发病中的作用机制，同时为寻找散发性AD的防治药物提供实验依据。

缺血/低氧可导致脑组织中淀粉前体蛋白(APP)及其裂解酶（BACE1）表达增加，Aβ产生增多，从而引起一系列脑组织结构和功能的改变，是散发性Alzheimer病(AD)早期发病的关键因素。同时缺血/低氧可通过影响DNA甲基化修饰及组蛋白乙酰化改变影响基因的表达。本项研究通过体内外实验，采用细胞生物学、分子生物学、免疫组织化学、病理学等方法，得出以下实验结果：1、脑组织缺血低氧早期可出现基因组DNA甲基化的一过性降低，但慢性缺血低氧可使基因组DNA甲基化水平持续增高，同时伴有甲基转移酶（DNMT3A）水平的增高；2、慢性缺血低氧可使APP及BACE1基因出现低甲基化改变，同时伴有APP、BACE1蛋白表达的增高；3、慢性缺血低氧可干扰甲硫氨酸（SAM）循环，使SAM/SAH比例下降，血浆中同型半光氨酸水平增高；4、慢性缺血低氧可使组蛋白H4乙酰化水平增高，同时伴有组蛋白乙酰转移酶（CBP）的表达增高及组蛋白去乙酰化酶（HDAC3）表达的下降；5、慢性脑组织缺血低氧可导致实验动物认知功能的持续下降，SAM干预治疗可逆转这一变化。这种逆转作用主要是通过提高BDNF及乙酰胆碱的合成实现的；6、缺血低氧对神经元细胞中APP及BACE1基因的甲基化改变无明显影响，但可使星型胶质细胞中APP及BACE1基因甲基化水平下降；同时APP及BACE1蛋白表达增高。通过以上研究结果可得出以下结论：慢性缺血低氧可通过表观遗传学机制调控基因的表达，在AD早期发病过程中发挥重要作用。SAM对缺血低氧诱导的认知功能障碍有一定的逆转作用，可能成为AD早期干预治疗的药物。