抑制Tau蛋白Ser262/Ser356磷酸化对APP/PS1转基因小鼠记忆功能障碍的影响及机制研究

Alzheimer's disease (AD) is the leading cause of dementia in the eldly. A wealthy of evidence suggests that amyloid-beta oligomers (Aβo) can indirectly activate intracellular protein kinase PAR-1/MARK and AMPKα to phosphorylate Tau Ser262/Ser356 site in its Tubulin-binding sequence, and the phosphorylated Tau mislocalizes into spines and induces synaptic dysfunction, which finally leads to AD memory deficits. This project is aimed to design a cell-permeable specific interfering peptide that flanks Tau Ser262 residue, and in vitro western blotting, immunohistochemistry, electrophysiology, and in vivo behavioral methods are combined to illustrate whether this peptide could ameliorate Aβo-induced synaptic dysfunction as well as memory deficits of APP/PS1 transgenic mice via competitively inhibiting phosphorylation of Tau S262/Ser356 site by PAR-1/MARK and AMPKα. Our study will give some experimental clues on using Tau S262/Ser356 phosphorylation as a target for pharmacological treatment of AD memory deficits.

阿尔茨海默疾病（Alzheimer’s disease，AD）是一种最易在老年群体发病并引起记忆功能障碍的神经退行性疾病。研究表明，β-淀粉样多肽寡聚体（Aβo）通过间接激活胞内蛋白激酶PAR-1/MARK和AMPKα，磷酸化Tau蛋白上与微管网架结合序列内的Ser262/Ser356位点，诱发Tau错误转位至树突棘内，引起突触损伤，造成了AD记忆功能障碍。本项目根据Tau蛋白 Ser262位点前后一段氨基酸序列设计竞争性穿膜干扰短肽，结合运用离体蛋白免疫印迹、免疫组化、电生理以及在体行为学的实验方法检测这一干扰短肽能否通过竞争性阻断PAR-1/MARK和AMPKα对Tau Ser262/Ser356的磷酸化，改善Aβo 引起的突触损伤及APP/PS1双转基因小鼠记忆功能障碍。本项目将为以Tau蛋白Ser262/Ser356磷酸化为靶点设计改善AD记忆功能障碍的药物提供一定的试验依据。

老年痴呆的发病与大脑内Amyloid β (Aβ)聚集沉淀并引起突触传递损伤密切相关。课题组尝试探究Aβ引起突触传递损伤新机制，并在此基础之上寻找新的药物靶点，研发新的药物用来逆转Aβ造成的突触传递损伤，以达到治疗老年痴呆记忆衰退的目的。为此目标，我们计划（1）建立体外Aβ引起突触传递损伤的模型；（2）寻找Aβ引起突触传递损伤新机制新靶点；（3）开发新的药物用以逆转Aβ造成的突触传递损伤；（4）在老年痴呆模型小鼠上验证新开发的药物能否改善记忆衰退。根据计划，我们（1）建立了体外Aβ引起突触传递损伤的模型。我们发现体外合成的Aβ一方面在相对较高的浓度（1 µm）能够抑制兴奋性神经元长时程突触传递增强，另一方面在较低浓度（50 nm）还能够增加其兴奋性。（2）根据Aβ能够通过蛋白磷酸化激酶过磷酸化Tau蛋白Ser262和S356位点，引起Tau蛋白错误地移位到树突棘中造成突触损伤，我们设计了短肽类药物Tat-Tau-S262 用以阻断Tau蛋白Ser262和S356位点过磷酸化和它的错误移位，以达到逆转Aβ引起的突触传递损伤的目的。我们发现Tat-Tau-S262确实能够逆转Aβ引起的Tau蛋白Ser262和S356位点过磷酸化，并且能够逆转Aβ引起的突触传递增强抑制；（3）我们进一步尝试将Tat-Tau-S262用到老年痴呆小鼠上，然而并未达到预期的改善记忆衰退的效果，为此，我们一方面以后还要在药物浓度和使用方法及时间上进一步优化实验，另一方面我们已经重新进一步深入挖掘Amyloid β引起突触传递损伤新机制新靶点；（4）在进一步探究机制过程中，我们发现低浓度Aβ引起的神经元兴奋性是通过特异性活化fast-spiking 抑制性中间神经元上多巴胺受体1而造成了阻断中间神经元对兴奋性神经元的抑制引起的，并且阻断多巴胺受体1能够逆转Aβ引起的神经元兴奋性。我们的研究揭示了新的老年痴呆发病机制，并发现新的药物靶点，在实验小鼠上验证潜在的新药效果，这为开发新药物提供了新的线索和方向。