基于PPARγ-HSP70通路探讨姜黄素对阿尔茨海默病的治疗作用及机制分析

Aβ aggregation has a direct relationship with the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). Heat shock protein 70 (HSP70) can reduce Aβ misfolding and aggregation, reduce neuronal damage. The study found that PPARγ agonist can activate heat shock factor, increase the expression of HSP70. Therefore, we envisaged through PPARγ ligands activate PPARγ thereby increasing the expression of HSP70 has important value for the treatment of AD. Our previous study found that curcumin is the natural agonist of PPARγ, pre-experimental study found that curcumin can inhibit Aβ aggregation and induce expression of mouse hippocampus HSP70, suggesting that curcumin may treat AD through the activation of PPARγ-HSP70 pathway. The project intends to use proteomics to identify and validate the induction of curcumin on HSP70. Then RNAi silence expression of PPARγ and HSP70 respectively. Validate whether the PPARγ-HSP70 pathway exists, and at the same time to explore it's role of inhibition of Aβ aggregation and phosphorylation of Tau protein. Finally, inhibition of PPARγ and HSP70 in transgenic mouse models of AD to verify therapeutic role of curcumin and the relationship with PPARγ-HSP70 pahtway.

阿尔茨海默病（AD）的发病与Aβ聚集有直接关系。热休克蛋白70（HSP70）能降低Aβ错误折叠和聚集，减轻神经元损伤。研究发现PPARγ激动剂可激活热休克因子, 提高HSP70的表达。因此我们设想，如果能通过PPARγ配体激活PPARγ进而提高HSP70的表达，对于AD的治疗具有重要的价值。我们前期研究发现姜黄素是PPARγ的天然激动剂，预实验研究发现姜黄素可抑制Aβ聚集和诱导小鼠海马HSP70的表达，推测姜黄素治疗AD可能与激活PPARγ-HSP70路径有关。本项目拟采用蛋白质组学进一步鉴定和验证姜黄素对HSP70的诱导作用，然后RNAi分别沉默PPARγ和HSP70表达，研究PPARγ-HSP70路径是否存在，同时探讨该路径在抑制Aβ聚集及抑制Tau蛋白磷酸化中的作用。最后在转基因AD小鼠模型中分别抑制PPARγ和HSP70以验证姜黄素对其治疗作用与PPARγ-HSP70路径有关。

阿尔茨海默病（AD）的发病与Aβ聚集有直接关系，热休克蛋白70（HSP70）能降低Aβ错误折叠和聚集，减轻神经元损伤。研究发现PPARγ激动剂可激活热休克因子，提高HSP70的表达，我们前期研究发现姜黄素是PPARγ的天然激动剂，基于以上背景我们推测通过PPARγ配体激活PPARγ进而提高HSP70的表达对于AD的治疗可能具有重要的价值。对上述科学问题进行论证，查找文献进行严谨的立论，同时以我们团队前期获得的国家自然科学基金资助的工作为基础进行课题设计，于2013年申报了“基于PPARγ-HSP70通路探讨姜黄素对阿尔茨海默病的治疗作用及机制分析”的国家自然科学基金面上项目课题，并获得资助，课题编号为81373794。课题立项后，课题组成员积极按照申请书的内容进行了课题的实施，主要研究内容包括以下方面：采用蛋白质组学鉴定和验证姜黄素对HSP70的诱导作用，利用RNAi干扰技术沉默PPARγ和/或HSP70表达以探讨PPARγ-HSP70通路是否存在，明确该路径在抑制Aβ聚集及抑制Tau蛋白磷酸化中的作用并分析相关机制，在转基因AD鼠模型中通过抑制/激活PPARγ和/或HSP70以验证姜黄素对其治疗作用与PPARγ-HSP70路径有关。经过4年多的科研工作，完成了计划书上的所有内容，发现姜黄素可以改善APP/PS1大鼠学习记忆功能，保护APP/PS1鼠胆碱能神经系统，减轻APP/PS1鼠海马组织炎性反应，其作用可以被PPARγ抑制剂减弱；姜黄素在体外可抑制Aβ聚集，降低APP/PS1鼠皮层Aβ的表达，当RNAi沉默HSP70后，Aβ寡聚体的表达又升高；采用了RNAi分别静默PPARγ和/或HSP70的多种组合方式，结果发现姜黄素通过PPARγ-HSP70通路影响了Tau蛋白磷酸化；给与PPARγ和/或HSP70RNAi静默后，Tau蛋白磷酸化的上游通路（GSK3β，p-GSK3β 、CdK5）蛋白的磷酸化变化可以解释所观察到的Tau蛋白磷酸化的变化情况。上述研究结果验证了我们课题设计之初提出的科学问题即姜黄素可以通过PPARγ-HSP70通路对阿尔茨海默病模型产生治疗作用。实验发现对AD的治疗提供了新的思路，为下一步姜黄素的临床应用提供了实验和理论依据，对于推进姜黄素的临床应用进程和促进我国传统中药资源开发的现代化和国际化起到了积极的作用。