能量代谢在肌萎缩侧索硬化发病中的作用及分子机制

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种累及脊髓前角细胞、脑干运动神经核及锥体束，具有上、下运动神经元损害并存的致死性神经变性病，确切发病机制不清，能量代谢异常是其发生与发展的重要病理生理机制。本课题前期实验发现AMPK/SIRT1能量代谢通路激活对ALS体外细胞培养模型具有保护作用，初步说明该能量代谢通路可能参与ALS的发病。为进一步验证课题组提出的ALS发病机制能量代谢假说，本课题拟在转基因的ALS体外细胞培养、动物模型以及能量限制复合模型中，利用细胞生物学及分子生物学技术研究AMPK/SIRT1分子通路参与ALS疾病启动与发展的分子机制，为ALS的诊断与病程评估提供新指标、为探索以调节能量代谢通路为靶点治疗ALS提供理论依据。

肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis ,ALS）是一种成年发病的致死性神经系统变性疾病，遗传、环境及能量代谢在ALS发病中起重要作用,能量代谢异常在该病发病中的作用尚不清。因此，我们在构建ALS疾病体外模型的基础上，探讨能量代谢参与ALS发病的机制，为ALS的治疗寻找新的靶点。 . 为研究能量代谢和SIRT1激活在ALS发病中的作用，我们在运动神经元样细胞系VSC4.1中稳定表达野生型人类SOD1与G93A突变型人类SOD1，成功构建了ALS体外细胞培养模型。利用构建的G93A-SOD1-ALS体外模型研究证实白藜芦醇通过上调SIRT1的表达对该模型起保护作用，重建细胞能量平衡状态对ALS细胞培养模型的保护作用可能成为阻断ALS运动神经元变性的新靶点。在能量剥夺培养条件下，携带hSOD1G93A基因的细胞模型其耐受性减低，SIRT1与AMPK的表达与激活均较对照组减低，SIRT1与AMPK异常聚集体的形成可能参与ALS细胞模型的能量代谢调节异常。此外，AMPK与SIRT1通路激活剂与抑制剂可特异性激活与抑制携带hSOD1G93A基因的细胞模型中的AMPK与SIRT1，可以作为研究AMPK与SIRT1参与ALS发病机制的工具。. 由于诱导性干细胞的飞速发展，建立携带疾病遗传信息基于病人个体特异的iPS进行发病机制和药物筛选是疾病研究的理想模型。结合本课题组在ALS遗传病因学方面取得的进展，我们采用逆转录病毒为载体，将外源性的转录因子OCT4、SOX2、KLF4、c-MYC导入不同基因突变的ALS患者皮肤成纤维细胞，成功建立了多株iPS细胞系。进一步采用核型分析、荧光染色、RT-PCR、畸胎瘤实验和多能基因调控区域的甲基化分析证实了ALS-iPS的全能性，并成功诱导iPS细胞分化为运动神经元。因而，本课题组首次成功建立了携带有致病基因的ALS-iPS细胞模型，为进一步研究疾病的发病机制、药物筛选以及疾病的替代治疗奠定了基础。. 本项目在原计划的基础上，结合国外的研究动态及本课题组所取得的研究进展，适时增加了部分研究内容，较好完成了原计划并取得了很好的成果。目前已发表SCI论著5篇，中华系列文章4篇，国际会议论文6篇，国际会议大会报告6次，壁报交流4次，培养研究生5人及青年骨干3人。.