缺氧诱导因子-1α在阿尔茨海默病中对Notch信号转导通路的调控研究

Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) and Notch signaling pathway can induce cell apoptosis, which is one of the main pathologic features of Alzherimer's disease (AD). The molecular mechanism underlying AD is still unclear. Additionally, in other disease models HIF-1α has been showed to cause the pathological change through mediating Notch signaling pathway. Based on our previous study, we proposed HIF-1α can influence the expression of target genes of Notch signaling pathway, and aberrantly regulate neuronal and glial function, in order to induce cell apoptosis, glial activation and amyloid-beta deposition, which are the main pathologic features of AD. In this study, we are using the hypoxia AD model(in vitro/vivo) to elucidate whether HIF-1α can induce the pathologic changes in a Notch-dependent mechanism, by combining molecular biology, electroneurophysiology, RNA interference,immunohistochemistry techniques etc. Along with the further elucidation of the connection between HIF-1α and Notch signaling pathway, our study may provide new hints for therapy of AD in the future.

缺氧诱导因子-1α（Hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α）及Notch信号转导通路的异常改变均能导致细胞凋亡。细胞凋亡是阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）的重要病理变化之一，但目前AD的发病机制尚不明确。在其它多种器官及系统疾病模型中，已发现HIF-1α/Notch信号转导通路可以共同作用影响细胞分化，导致细胞凋亡。我们基于前期研究认为：HIF-1α可能通过Notch信号转导通路，影响其下游的基因表达，异常调节成年小鼠大脑中神经元及神经胶质细胞等的功能，最终导致细胞凋亡、胶质细胞活化及Aβ沉积等AD的病理生理改变。本课题通过建立缺氧条件下AD离体模型及在体模型，用分子生物学、电生理、基因干扰、免疫组织化学等技术观察HIF-1α是否通过Notch信号转导通路引起AD病理生理改变，探讨两者相互作用的分子机制，为AD的防治寻找新靶点。

虽然缺氧诱导因子HIF-1α 与Notch1信号通路蛋白在诱导细胞凋亡的过程中均起着不同的作用，且二者之间的关系在多个病理生理过程中均有研究，特别是在肿瘤的发生发展中得到较多研究，但两者在阿尔兹海默病（AD）中的具体作用机制较少涉及。目前认为，HIF-1α 通过调控BACE1而影响γ -分泌酶的活性，而γ -分泌酶剪切β -淀粉样蛋白（Aβ ）促进AD的发病，同时剪切Notch1产生Notch1胞内域（NICD）而激活下游信号转导通路发挥作用。本项研究将Aβ衍生的扩散性配体（ADDLs）加入共培养的小鼠原代海马神经元及胶质细胞混合培养系中构建体外的AD细胞模型，同时分别利用YC-1(HIF-1α 阻滞剂)和DAPT（γ 分泌酶阻滞剂）来检测细胞在经过ADDLs处理后HIF-1α 和Notch-1蛋白胞内域（NICD）等的表达变化。结果发现，ADDLs对混合培养的细胞具有明显的细胞毒性作用。细胞在ADDLs处理4小时内，YC-1与DAPT对这一毒性作用均具有拮抗作用，但24小时时未见明显变化。同样地，经YC-1与DAPT处理后的细胞，胞内Caspase-3的mRNA表达含量明显减少，说明其有效地抑制了ADDLs诱导的神经细胞凋亡的发生，且具有时间依赖性。同时利用应用电穿孔转染方法沉默HIF-1α/Notch1基因的表达实验及后续应用急性缺氧APPSWE转基因小鼠的实验中，均验证了HIF-1α与Notch1之间存在相互作用的关系，并且HIF-1α与Notch1之间协同作用共同影响ADDLs所诱导的细胞凋亡过程。这些发现为以后AD的治疗提供了新的思路。