Aβ在果蝇中表达引起的突触囊泡释放障碍及机制研究

Aβ在阿尔茨海默病中起重要作用，但其引起突触结构和功能变化的性质及机制仍未明确。我们在果蝇中的初步电生理记录显示Aβ表达引起日龄依赖（age-dependent）的突触囊泡释放机率(release probability)下降，和神经通路中神经传递速度减慢。为研究其机制，利用电镜及免疫荧光技术对突触结构进行观察，发现Aβ表达果蝇的突触接触长度（synaptic contact length）增加，突触前膜的钙离子通道簇（cluster）的密度减低。蛋白免疫印迹实验的初步结果显示Aβ表达导致一些突触蛋白（如：突触活性区蛋白Brp）有明显下降。我们还利用Aβ抗体进行免疫共沉淀和蛋白质谱分析方法（IP－MS）寻找同Aβ相互结合的蛋白质。我们将进一步采用分子遗传学方法在Aβ表达果蝇中分别对编码Brp和IP－MS筛选出的相关蛋白的基因进行操控﹑并观察对Aβ引起突触功能和结构改变的影响。

Aβ在阿尔茨海默病中起重要作用，但其引起突触结构和功能变化的性质及机制仍未明确。本研究对果蝇Aβ表达神经通路的突触进行电生理记录观察突触功能改变情况，发现Aβ在果蝇内表达可导致突触功能受损，表现为囊泡释放机率下降及神经通路传导速度减慢。电镜及激光共聚焦观察发现Aβ表达果蝇内可出现代偿性的突触长度增加，但果蝇NMJ的数目及大小不受影响。我们采用蛋白印迹技术观察Aβ表达果蝇突触蛋白Brp、synapsin、fasII的改变情况，发现Aβ表达果蝇Brp水平较对照果蝇下降约25%，synapsin水平下降近20%，而fasII水平无统计学差异。同时用GFP标记的果蝇突触前钙离子通道蛋白cacophagy在果蝇内表达，通过激光共聚焦观察发现在第21天时，Aβ表达果蝇的钙离子通道密度较对照组有明显下降。我们的研究证实Aβ可作用于突触前导致突触功能受损，可能的机制为Aβ毒性作用导致突触前Brp及synapsin水平下降，前者可导致突触前钙离子通道簇的密度降低，囊泡同突触前激活区的融合及释放减少，另一方面，有研究发现synapsin的减少可能导致囊泡储存池的减少，两方面的作用引起囊泡循环异常，囊泡释放机率下降，表现为突触传递功能受损。我们的研究提出了Aβ导致突触受损的新的分子机制。通过应用免疫沉淀反应及质谱分析技术，发现Aβ蛋白与线粒体酶CG3731相互结合。进一步在AD转基因果蝇模型中研究，我们发现过表达CG3731使Aβ的积累增多并加重其导致的神经毒性，而通过RNAi下调CG3731表达可减少Aβ在果蝇脑内沉积。此发现可能为治疗AD疾病提供新的思路和方法，因为线粒体是细胞非常重要的动力器官，找到其与AD相互作用的靶点并阐明其机制，为制作临床药物提供可干预的分子通路，具有非常重要的意义。