细胞能量感受器AMPK在丙二醛诱导神经元衰老中的作用及其机制研究

Neuronal senescence is implicated in a variety of neurodegenerative diseases including AD, PD, serving as the final common pathophysiological process. MDA, the end-product of lipid peroxidation, was found to induce neuronal senescence, but the exact mechanism is unknown. AMPK, as a cellular energy sensor, plays an important role in the regulation of aging process. what role did AMPK play in MDA-induced neuronal senescence and how? This study will observe the rules and characteristics of AMPK activity on cellular and molecular level in SD rats with age, using molecular biology and biochemistry techniques. We will further explore the inner link of MDA-induced neuronal senescence and AMPK activity changes. Did AMPK renew the aging neurons to the young state by reversal of mitochondrial damage / inhibition of oxidative stress / anti-apoptotic signaling cascade? The solve of above problems will validate our proposal of " AMPK is an endogenous signaling molecules in neuronal senescence, the AMPK signaling pathway may be a new target to prevent MDA-induced neuronal senescence " hypothesis. So far, there were no relevant reports. The subject provides a new idea, new target and new technology platform, particularly for the aging prevention of neurodegeneration, with important theoretical significance and application value.

神经元衰老是多种神经退行性疾病包括AD、PD的最后共同病理生理过程， MDA作为脂质过氧化产物，可诱导神经元衰老，但其具体机制不明。AMPK作为细胞能量感受器是衰老调节的中心环节，AMPK 在MDA诱导神经元衰老中发挥怎样的作用，如何发挥作用？本课题采用分子生物学、生物化学等方法技术，在器官、细胞及分子水平上观察大鼠AMPK活性随龄变化规律和特点，探讨MDA神经元损伤与AMPK活性变化的内在联系，探讨AMPK是否通过减少线粒体损伤/抑制氧化应激/抗凋亡级联重现老龄神经元年轻态。以上问题的解决将能够验证我们提出的"AMPK是介导神经元衰老的内源性信号分子、AMPK信号通路可能成为老年神经元MDA损伤防治的新靶点"假说。目前，国内外未见相关报道。本课题的完成，为衰老尤其是神经退行性病变防治提供一种新思路、新靶点和新的技术平台，具有重要的理论意义和应用价值。

丙二醛（MDA）是多不饱和脂肪酸脂质过氧化的副产物，以往被用作氧化应激水平的评估指标，在许多神经系统疾病如脑缺血再灌注损伤、AD、PD等中MDA含量均有升高。因此，探索MDA在脑缺血及认知功能障碍中的影响及其可能的机制，具有重要的治疗价值。ASICs在脑缺血中发挥重要作用，PICK1通过其PDZ结构域与ASICs通道结合，PICK1能否通过影响ASICs通道进而改变脑缺血的转归？不同种类和浓度的ROS对LTP有不同的调控作用，MDA作为ROS脂质过氧化下游产物，其本身对于大鼠学习记忆能力以及海马LTP的影响尚无研究。因此，本研究旨在观察MDA对大鼠空间学习能力及海马DG区LTP的影响。本项目建立了细胞脑缺血再灌注模型——氧糖剥夺复灌注（OGD-Rep）模型；应用PICK1基因敲除小鼠，比较不同基因型来源细胞在OGD-Rep模型中对于ASICs功能及表达、胞内钙水平的影响。OGD-Rep致野生型神经元ASICs电流振幅和钙峰都增加,同时ASIC1和ASIC2a蛋白表达上调,说明ASICs在神经元缺血起着至关重要的作用。然而,PICK1-基因敲除后均可逆转上述活动,暗示PICK1-基因敲除在脑缺血中发挥神经保护活动，这将是一个很有潜力的脑缺血的治疗策略。2）Morris水迷宫用来评价海马相关空间工作学习记忆能力，海马PP-DG通路在体场电位LTP记录来检测MDA对LTP的影响及相关影响因素，Western Blotting结合探讨MDA损伤学习记忆过程中相关分子机制的参与。结果发现MDA可浓度依赖性地损伤海马相关空间学习记忆能力及PP-DG LTP，该损伤主要通过抑制突触后膜NMDA受体及[Ca2+]i增加，进而抑制PKA及PKC/CaMKⅡ/MAPK信号通路，并且海马区神经元凋亡也参与此过程中，细胞能量感受器AMPK很有可能也参与其中。不仅阐明PICK1基因敲除通过下调ASICs功能可以明显改善脑缺血的预后和转归，为脑缺血基因治疗提供了一个新的方向；同时以MDA模拟自然衰老进程，研究MDA对于学习记忆认知过程的影响，对AD等认知功能障碍性疾病有更进一步的认识，为其治疗提供理论依据。在项目执行期间，研究经费使用合理，基本完成既定目标外充实了相关实验内容。研究结果发表论文4篇，其中SCI收录论文1篇，尚有1-2篇英文文章待发表。