5-羟色胺对小胶质细胞吞噬和清除beta淀粉样肽的影响及机制

Alzhemier's disease is a progressive neurodegerative disease. It has been reported that the levels of serotonin (5-HT), 5-HT receptors and serotonergic neurons are decresed in AD brain. Clinical and animal studies demonstrate that the selective serotonin reuptake inhibitors negatively regulate the beta amyloid peptide (A?) level in brain. 5-HT promots the secretion of soluble amyloid precusor protein α fragment and decreases the production of A? throughn enhancing α-secretase activities. However, it remains unknown whether 5-HT decreases brain A? levels through modulating microglial phagocytosis of A?.Our preliminary studies showed that 5-HT and 5-HT receptor agonists significantly enhanced the phagocytosis of A? by murine microglial cell line N9 and primary microglial cells. This project aims to investigate the effect of 5-HT on microglial uptake and clearance of A? and the underlying mechanisms through in vitro studies with microglial cells and in vivo studies with AD mice and inducible neuronal trytopha hydroxylase-2 knock-out mice. The project may provide new insights into AD pathology at molecular levels and uncover novel pharmatheutical targets against AD.

阿尔茨海默病(AD)是一种慢性进行性神经退行性疾病。文献报道5-羟色胺(5-HT)、5-HT能神经元、5-HT受体在AD病人脑组织中减少。动物实验及临床研究表明5-HT重摄取抑制剂对脑组织?淀粉样蛋白(A?)含量具有负调控作用。5-HT能通过增强α分泌酶活性而促进sAPPα生成减少A?生成，但尚不清楚5-HT是否也影响A?的清除。脑小胶质细胞不仅能通过吞噬清除A?，还能合成降解A?的酶分解A?。我们的预实验发现，5-HT和5-HT受体激动剂可显著增加小鼠小胶质细胞株N9及原代培养小鼠小胶质细胞吞噬A?。因此，我们推测5-HT可能通过5-HT受体促进小胶质细胞吞噬和降解A?。本项目拟利用离体小胶质细胞、AD小鼠、以及神经元色氨酸羟化酶（合成5-HT的限速酶）基因敲除小鼠研究5-HT对小胶质细胞吞噬和清除A?的影响及机制。本项目的实施和完成可能为AD病理机制提供新的内容和药物靶标。

阿尔茨海默氏病（Alzheimer’s disease, AD）是一种慢性进行性神经退行性疾病。文献报道5-羟色胺(5-HT)、5-HT受体、5-HT能神经元在AD病人脑组织中减少。研究表明5-HT重摄取抑制剂对脑组织ß淀粉样蛋白（Aß）含量具有负调控作用；5-HT能减少Aß生成。但尚不清楚5-HT是否能促进Aß清除。小胶质细胞是中枢神经系统主要的免疫细胞，不仅能通过吞噬而清除Aß，还能合成降解Aß的酶以分解Aß。本课题的研究发现，5-HT不但能促进小胶质细胞对Aß的吞噬，还能诱导小胶质细胞表达降解Aß的酶 （包括胰岛素降解酶和内皮素转化酶1）、促进Aß分解。这些结果说明5-HT通过促进小胶质细胞对Aß的吞噬、诱导Aß降解酶表达而促进Aß的清除。进一步研究发现，5-HT受体亚型1-4的激动剂都具有5-HT类似的作用，说明5-HT通过与多种受体亚型结合发挥作用。. 色氨酸羟化酶（Tryptophan hydroxylase 2,TPH2）是神经元合成5-HT的限速酶，我们尝试通过将阿尔茨海默氏病（AD）模型小鼠（APP/PS1）与脑神经元特异性敲除TPH2基因的小鼠（TPH2-/-)杂交获得脑神经元缺失TPH2的小鼠（APP/PS1/TPH2-/-），观察5-HT缺乏对大脑皮层和海马Aß含量的影响。由于脑TPH2-/-小鼠的存活率低，不易成批繁殖，我们将APP/PS1小鼠与TPH2+/-小鼠交配，获得TPH2敲除杂合子AD小鼠（APP/PS1/TPH2+/-）及对照AD小鼠（APP/PS1/TPH2flox/-）小鼠开展实验。我们用ELISA方法分别检测了不同月龄小鼠大脑皮层和海马Aß40 和Aß42的含量，结果发现TPH2敲除杂合子AD小鼠与对照小鼠AD相比，在3、4、6、9和12个月龄时Aß40 和Aß42在大脑皮层和海马的含量均没有明显差异。免疫组化观察Aß沉积也得到相似的结果。推测神经元TPH2部分敲除加上体内可存在代偿机制，可能不足以严重降低脑内5-HT水平以影响小胶质细胞吞噬和清除Aß。今后通过促进5-HT合成或其受体亚型的激动剂长期应用有可能进一步在体内验证5-HT促进Aß清除的作用。. 总之，本课题的研究提示5-HT能通过促进小胶质细胞吞噬并诱导A降解酶表达而促进Aß清除，为AD的治疗研究提供了潜在的靶标。.