吡咯喹啉醌三锂调控小胶质细胞极化治疗阿尔茨海默病的机制

Multiple target therapy is currently a hotspot in research of Alzheimer's disease (AD). In our previous study, we synthesized a new organic lithium salt, tri-lithium pyrroloquinoline quinonein(Li3PQQ). We showed that Li3PQQ could improve the learning and memory ability of AD mice model via facilitating hippocampus long-term potentiation, reducing cerebral amyloid deposition and phosphorylated tau level. We also found that Li3PQQ could alleviate inflammation by modulating microglia phenotype polarization. Lithum could inhibit microglia M1 phenotype polarization via upregulating PI3K/Akt and down regulating NF-kB. PQQ could benefit to microglia M2 phenotype polarization via activating Jak/STAT pathway and expressing Jmjd3. Therefore, we make hypothesis that Li3PQQ could modulate microglia phenotype polarization via interfering PI3K/Akt/NF-kB and Jak/STAT/Jmjd3 pathways. Hence we plan to utilize activated microglia and AD mice model to clarify the effect of Li3PQQ on microglia phenotype polarization, illustrate the mechanism of Li3PQQ alleviating AD via modulating microglia polarization. The present study may provide theoretical basis for the clinical application for Li3PQQ in treatment of AD.

寻找有多靶点作用的药物是当前治疗阿尔茨海默病（AD）的研究热点。吡咯喹啉醌三锂（Li3PQQ）是自主合成的新型化合物，可显著改善AD小鼠的认知及病理损害。我们发现，除改善线粒体功能和抑制糖合酶激酶外，Li3PQQ还可调控小胶质细胞极化减轻炎症反应，但机制不明。锂可激活PI3K/Akt下调NF-kB，抑制有促炎作用的M1型小胶质细胞极化。而PQQ可激活Jak/STAT表达Jmjd3，促进有神经保护功能的M2型小胶质细胞极化。据此我们推测：Li3PQQ通过作用于PI3K/Akt/NF-kB及Jak/STAT/Jmjd3通路，调控小胶质细胞极化改善AD。为此，本项目拟利用激活的小胶质细胞及AD小鼠模型，明确Li3PQQ调控小胶质细胞极化的作用，阐明Li3PQQ通过PI3K/Akt/NF-kB及Jak/STAT/Jmjd3通路调控小胶质细胞极化改善AD的机制，为Li3PQQ的临床应用提供理论基础。

阿尔茨海默病 (AD) 是最常见的神经系统退行性疾病。然而，迄今为止我们仍然缺乏延缓 AD 疾病进展的有效药物。基于本课题组的前期研究，我们认为AD是脑内能量(糖)代谢紊乱诱发的复杂疾病，包括炎症在内的多级联病理生理反应参与其中。单一作用靶点的药物难以阻止AD的进展，寻找具有多靶点作用的药物是当前AD治疗的研究热点。. 我们前期研究表明，自主合成的小分子有机锂盐吡咯喹啉醌三锂 (Li3PQQ) 能够改善 AD小鼠的认知功能，减轻其病理损害。本项目通过体外和在体实验进一步验证和探讨Li3PQQ治疗AD的可能作用机制。 . 体外实验中，本项目组利用LPS诱导活化的小胶质细胞模型，在此模型上进行Li3PQQ干预实验。给予不同浓度的Li3PQQ处理BV2细胞，发现Li3PQQ随着浓度升高（1uM-200uM）不影响BV2细胞的活力。给予Li3PQQ预处理BV2细胞2小时后，给予LPS诱导，发现不同浓度的Li3PQQ（10，40，100uM）显著降低促炎因子（IL-1β、TNF-α）的水平，增加抑炎因子（IL-4、IL-13）的水平。Western blot发现不同浓度的Li3PQQ（10，40，100uM）能够减少iNOS的表达。进一步机制研究发现，Li3PQQ能够通过减少磷酸化STAT，减少Jmjd3的表达；同时其还可以通过减少NF-κB的表达，从而进一步降低促炎因子的水平。在体实验，我们利用20周龄和40周龄APP/PS1 双转基因AD小鼠模型，给予Li3PQQ 12mg/kg干预8周，通过水迷宫试验进一步证实了Li3PQQ能减少20周龄和40周龄AD小鼠的平台潜伏期，改善AD小鼠的认知功能，我们还发现Li3PQQ 12mg/kg 减少AD小鼠大脑平层中淀粉样斑块的面积，降低淀粉样斑块周边小胶质细胞表达，从而进一步证实Li3PQQ对小胶质细胞的调控作用。. 本项目通过建立诱导活化的小胶质细胞模型及 APP/PS1 双转基因AD小鼠模型，进一步明确 Li3PQQ 对小胶质细胞极化的调控作用,阐明 Li3PQQ 抑制小胶质细胞 M1 型极化、促进 M2 型极化的具体机制，从而为 Li3PQQ在 AD 治疗的临床转化方面提供理论依据及实验支持。