ApoE4对Tau蛋白磷酸化的影响及可能机制

ApoE4是晚发型阿尔茨海默病（AD）最重要的危险因素。有研究显示ApoE4能促进神经元Tau蛋白的过度磷酸化、破坏细胞的骨架结构，其机制可能与活化GSK3β和CDK5活性有关，但不同异构体的ApoE（E2/E3/E4）是如何影响Tau磷酸化，目前还不太清楚。前期我们对敲除ApoE基因的5xFAD鼠(ApoE-KO)进行了初步研究，结果也证实ApoE可直接影响AD鼠神经元Tau蛋白的磷酸化。本课题把ApoE-KO、分别表达E2/E3/E4基因型的（ApoE2/3/4-TR）鼠的星形胶质细胞和5xFAD鼠来源的皮层/海马神经元进行共培养，观察神经元Tau磷酸化水平和骨架结构的变化，并深入探讨PI3K-PKB-GSK3β、Ca2+-Calpain-CDK5信号通路的作用。通过比较ApoE各异构体的作用,试图从细胞分子水平揭示ApoE4加速AD的病理过程的可能机制，为AD治疗提供新的实验依据。

ApoE4是阿尔茨海默病主要的危险因子；而Aβ是AD病理的启动因素，诱导AD的一系列下游病理改变；tau蛋白过度磷酸化导致神经元纤维缠结形成和细胞骨架破坏是AD的另一个特征性病理。但是危险因素apoE与Aβ和tau蛋白磷酸化的关系，到目前为止，仍不是很清楚。为了在Aβ的背景下研究apoE4与tau蛋白磷酸化的关系，在细胞水平上，我们选择用apoE3和apoE4片段来干预高表达APP695突变的N2a/APP695细胞。研究证实apoE4可以激活calpain-CDK5活性、诱导tau蛋白过度磷酸化；在动物上，我们选择了5xFAD转基因鼠与人置换的apoE3和apoE4小鼠进行交配，成功培育出apoE-5xFAD小鼠。在5xFAD的AD背景下，apoE4与apoE3相比较，在3月龄和7月龄鼠的皮质中，tau蛋白在许多位点的磷酸化水平升高，细胞突起排列出现紊乱。我们进一步研究发现，CDK5的亚基cdk5、p35和p25水平在apoE4组中明显升高， calpain I 和 calpain II在apoE4组中，也明显升高。这些说明apoE4可通过calpain-CDK5通路增加tau蛋白磷酸化、破坏细胞骨架结构。本研究是第一次从calpain-CDK5信号通路来探讨apoE4加重AD病理的发病机制，为AD的治疗提供重要的实验资料。