铜离子结合β淀粉样多肽在线粒体功能损伤中的作用机理研究

Amyloid β-peptides (Aβ) is the most important pathological feature of Alzheimer’s disease (AD). The mitochondrial dysfunction mediated by Aβ neurotoxicity is very momentous in AD. Interaction of Cu(II) with Aβ effect the morphology of Aβ aggregation and produce of reactive oxygen species (ROS), is the obstacle of drug development for AD treat. It is considered Cu raise the toxicity of Aβ at large, but Cu interacting with Aβ maybe the neuroprotective effect, short of theory and experiment confirmation. In this program，the in vitro simulation and cell experiments are designed for function of Cu-Aβ. The effect of Cu-Aβ on cell and Mitochondria contact with Aβ aggregation and ROS produce. The influence of Cu-Aβ on mitochondrial membrane associated protein and key enzymes of energy metabolism detected by fluorescence, HPLC and ITC. The project focus on the relationship of Cu-Aβ aggregation on and the ROS produce with the structural transformation and oxidative damage of membrane associated protein (CYPD, ANT etc.) and key enzymes (COX, PDHC etc.). The research is useful to reveal the mechanisms of mitochondrial damage induced by Cu-Aβ, and provide a foothold for drug development for AD treat.

β淀粉样多肽（Aβ）在阿尔茨海默病（AD）的发病和治疗方面非常重要，AD重要标志——线粒体功能损伤与Aβ密切相关。Cu(II)与Aβ结合力强，影响Aβ聚集及其ROS的产生，Cu(II)-Aβ的氧化还原性是AD药物研发的障碍之一。普遍认为Cu的出现加剧Aβ神经毒性，但有人指出Cu结合Aβ是神经保护应激作用，可是缺少理论与实验的验证。本项目主要针对Cu-Aβ在机体内的作用，设计体外模拟和细胞实验，结合Aβ聚集及其ROS产生、细胞和线粒体情况确定Cu-Aβ对细胞、线粒体的影响，采用荧光、HPLC、ITC等方法检测Cu-Aβ对线粒体膜相关蛋白及能量代谢关键酶的影响。重点研究Cu-Aβ不同聚集态及其产生的ROS与线粒体膜相关蛋白（CYPD等）和能量代谢关键酶（COX等）的结构及氧化损伤程度的关系，在理论上揭示Cu-Aβ在线粒体功能损伤中的作用及其机理，为AD治疗和药物开发打下基础。

淀粉样假说、氧化应激假说和线粒体功能损伤假说是阿尔茨海默症（AD）的三大重要致病机理，相关生物物质分别是β淀粉样多肽（Aβ）、Cu2+和线粒体功能损伤在中的重要性，本项目通过设计体外模拟和细胞实验研究三者与AD的关系。研究发现，Aβ与Cu2+所形成的无定形聚集态稳定性不及纤维态Aβ聚集体，相应的细胞毒性也存在差异性。通过细胞实验发现Aβ与Aβ-Cu2+同样会引起线粒体功能损伤，但是荧光成像实验表明Cu2+具有具有促进神经细胞生长的作用。Aβ-Cu2+的加入使神经细胞的抗氧化能力和线粒体氧化能力都有所下降，从而导致细胞系统的抗氧化能力的下降，最终导致细胞凋亡。随着近年，各大医药公司针对淀粉样假说研发药物的失败，大家一度怀疑这一假说在AD发病过程中的重要性，因为实验条件的限制，我们无法做到确认哪一种假说更重要、对AD患病是关键的，所以我们开始利用现有的AD相关大数据做一些AD致病机理的信息挖掘，如肿瘤坏死因子的单核苷酸突变与AD的关系研究和基于全基因组关联的AD致病机理分析。除了AD致病机理的研究，我们希望能针对不同机理能出现有效的治疗药物，所以也关注了有针对性的治疗药物的研究，如基于堆叠集成学习的神经系统疾病潜在治疗肽的预测研究，为接下来的计划做的药物设计的研究做一些前期工作。