14-3-3ζ介导CDK5和GSK3β促tau蛋白过度磷酸化：糖尿病早期视网膜神经节细胞变性的新机制

Hyperphosphorylation of tau in neurons is the mainly manifestation in CNS degenerative diseases, however, whether hyperphosphorylated-tau has the effect on the degeneartion of retinal ganglion cells (RGCs) in the early stage of diabetic retinopathy (DR) remains to be elucidated. Abnormal activation of GSK3β and CDK5 is the major inducement of tau hyperphosphorylation, whereas 14-3-3 protein can promote tau phosphorylation by recruiting a variety of protein kinases and act as an "Adaptor". Our preliminary results revealed an increased tau phosphorylation in the retina of diabetic mice, accompanied with an increased expression of 14-3-3ζ, CDK5 and activated GSK3β. By using db/db mice as in vivo diabetic models and primary RGCs incubated with high levels of glucose and fatty acid as in vitro glucolipotoxicity models, this study is aimed to illustrate 1) the role of tau hyperphosphorylation in RGCs degeneration in the early phase of DR; 2) the role and relationship of 14-3-3ζ, CDK5 and GSK3β in tau hyperphosphorylation for RGCs degeneration in the early stage of DR; 3) whether 14-3-3ζ promotes tau phosphorylation by directly binding with tau and CDK5 or GSK3β. The finding of this study is expected to elucidate the underlying mechanism of RGCs degeneration at the early stage of DR and provide new targets for prevention and early treatment of DR.

Tau蛋白过度磷酸化是中枢神经退行性疾病的主要表现，但其与糖尿病视网膜病变（DR）早期视网膜神经节细胞（RGCs）变性的关系未明。CDK5和GSK3β的异常激活是tau蛋白过度磷酸化的主要诱因，14-3-3蛋白可作为“接头”蛋白募集各种激酶促进tau蛋白的磷酸化。我们前期工作发现糖尿病鼠视网膜tau蛋白磷酸化增多，伴有14-3-3ζ、CDK5和激活型GSK3β表达增多。本研究拟在db/db糖尿病小鼠及高糖高脂培养的原代RGCs模型中，明确：1）tau蛋白过度磷酸化在DR早期RGCs变性中的作用；2）14-3-3ζ、CDK5和GSK3β在DR早期RGCs内tau蛋白过度磷酸化的作用及相互关系；3）14-3-3ζ是否通过结合tau与CDK5或GSK3β，促进其对tau蛋白的磷酸化。结果有望阐明DR早期RGCs变性的潜在机制，为DR的早期预防和治疗提供全新的靶点。

糖尿病视网膜病变（DR）是成人重大的致盲性眼病。近来发现在糖尿病眼底微血管病变发生之前已出现以视网膜神经节细胞（RGCs）为主的退行性改变和视功能下降，提示DR也是一种眼的“神经退行性疾病”。确定糖尿病早期RGCs变性的相关致病因子，对阻止视网膜神经退行及预防其微血管病变的发展至关重要。Tau蛋白是神经细胞中的主要微管相关蛋白，其异常过度磷酸化是阿尔兹海默症（AD）等神经退行性疾病病程进展的重要分子事件。在本项目的支持下，我们针对tau蛋白异常磷酸化在糖尿病早期视网膜神经退行性病变中的作用展开了系列深入的研究，发现在高脂饮食诱导的2型糖尿病小鼠及db/db自发性2型糖尿病小鼠模型中，RGCs内异常增多的磷酸化tau蛋白通过破坏突触蛋白mRNA转录本和线粒体等翻译机制的轴突/树突转运，抑制突触局部线粒体能量供应和蛋白合成，从而导致糖尿病早期小鼠RGCs突触丢失和视功能损害。进一步的，我们证实糖脂毒性胁迫下，视网膜胰岛素信号通路障碍所致的GSK3β异常激活，以及表观遗传变异所致的CDK5激活蛋白p35转录上调、CDK5异常激活是促进tau蛋白过度磷酸化的重要因素。此外，DR早期RGCs中高表达的14-3-3ζ一方面促进了tau蛋白Ser262位点的先行磷酸化，使激活的CDK5和GSK3β对tau蛋白的磷酸化效率进一步增高；另一方面，14-3-3ζ作为桥接蛋白，在募集 tau的同时，俘获 CDK5和GSK3β，使得 tau蛋白更容易成为CDK5和GSK3β的底物，加剧 tau蛋白的异常磷酸化修饰。我们在国际上首次提出了以RGCs内tau蛋白异常过度磷酸化为特征的视网膜tau蛋白病变是导致糖尿病早期视网膜神经退行性变的关键病理改变，并明确了tau及其关键激酶GSK3β和CDK5是糖尿病早期RGC神经变性的新治疗靶标。