α7 nAChR调控线粒体自噬在Alzheimer病发病机制中的作用研究

Aβ-induced oxidative stress injury is one of the major pathogenesis of Alzheimer's disease (AD) and is also the main reason for inducing mitochondrial autophagy. α7 nAChRs exert their neuroprotective effect by antagonizing Aβ-induced oxidative stress. Our previous study found that the activation of α7 nAChR regulates mitochondrial autophagy and antagonizes the effects of Aβ on mitochondrial autophagy, but the mechanism remains unclear. This study is to investigate these unsolved problems by using APP/PS1 transgenic mouse as research object to study the effects of brain Aβ aggregation on oxidative stress, mitochondrial autophagy and autophagy-related pathways in cortical and hippocampal. And to study that with the aggravation of Aβ, the association among the level of oxidative stress, the mitochondrial autophagy and Aβ aggregation. The research also focused on the changes of the above measured indexes after specific activation of α7 nAChRs of the APP/PS1 transgenic mice. At the same time, primary cultured hippocampal neurons were used to study the effects of α7 nAChRs agonist on the level of oxidative stress, mitochondrial autophagy and related pathways induced by Aβ. The obtaining results in the study will provide a reliable theoretical basis for further elucidating the pathogenesis of AD and the neuroprotective mechanism of α7 nAChRs.

Aβ诱导的氧化应激损伤是阿尔茨海默病(AD)主要发病机制之一，氧化应激也是诱导线粒体自噬的主要原因，α7 nAChRs可通过对抗Aβ诱导的氧化应激发挥其神经保护作用。我们前期研究发现，α7 nAChR的激动对线粒体自噬具有调控作用，可对抗Aβ对线粒体自噬的影响，但是其具体作用及机制尚不明确。本申请课题从线粒体自噬角度出发，以APP/PS1转基因鼠为研究对象，研究大脑Aβ的聚集对皮层及海马氧化应激、线粒体自噬水平及自噬相关通路的影响，且随着Aβ聚集加重，氧化应激水平、线粒体自噬与Aβ聚集程度的相关性；特异性激动转基因鼠大脑α7 nAChRs后上述测定指标的变化；同时在原代培养海马神经元中研究α7 nAChRs对抗Aβ对细胞氧化应激水平、线粒体自噬水平及相关通路的影响，为进一步阐明AD发病机制及α7 nAChRs神经保护机制提供可靠的理论依据，为痴呆的治疗提供治疗靶点依据。

本研究探讨在APP/PS1双转基因小鼠及神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）细胞中，Aβ的聚集对其线粒体自噬的影响情况，以及特异性激动α7 神经型尼古丁受体（α7 nAChRs）对APP/PS1双转基因小鼠及Aβ处理SH-SY5Y细胞中的线粒体自噬水平的影响，探讨α7 nAChRs的神经保护作用机制及在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease）的发病机制中的作用。研究采用APP/PS1双转基因AD模型小鼠为研究对象，通过免疫组织化学，HE染色，实时荧光定量PCR（Real-Time qPCR）和蛋白免疫印迹法，透射电镜法等检测不同月龄AD模型小鼠脑组织中Aβ沉积情况及线粒体自噬水平变化，以及脑组织中氧化应激（ROS），线粒体损伤情况。结果显示，随着模型小鼠月龄增加，脑组织中Aβ沉积加重，在40周龄小鼠脑组织中出现了明显的老年斑沉积，并且随着月龄增加，模型小鼠脑组织中的氧化应激增强，线粒体损伤增强，线粒体自噬水平增强，出现了线粒体自噬体堆积。使用α7 神经型尼古丁受体（α7 nAChRs）特异性激动剂PNU282987对APP/PS1双转基因模型小鼠进行腹腔注射，检测特异性激动α7 nAChRs后，模型小鼠脑组织中线粒体自噬水平及ROS水平变化情况，并通过Morris水迷宫检测特异性激动α7 nAChRs后AD模型小鼠认知能力改变情况。结果表明，特异性激动α7 nAChRs对模型小鼠的认知能力具有保护作用，并能降低线粒体自噬体堆积水平减轻线粒体损伤，降低脑组织氧化应激水平。并且在SH-SY5Y细胞中，特异性激动α7 nAChRs可激活钙信号通路，并且促进线粒体自噬体的降解，降低氧化应激水平，减轻线粒体损伤。提示α7 nAChRs具有的神经保护作用与调节细胞线粒体自噬有关，并且可能与激活钙信号通路，促进线粒体自噬体降解相关，进一步说明α7 nAChRs在阿尔茨海默病的发病机制中具有重要作用，也是潜在的治疗靶点。