Hippo-TAZ/YAP通路调控自噬在肌萎缩侧索硬化中的作用及其机制研究

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disorder, and currently, there is no cure. Although the mechanisms underlying ALS remain elusive, abnormal autophagy has been shown in the pathogenesis of the disease. A recent study showed that inhibition of the Hippo pathway would cause abnormal autophagy. CTGF and MST1, the components of Hippo pathway, were over expressed in ALS mice. However, it is not clear whether Hippo-TAZ/YAP pathway is related to the protein aggregation in ALS. Our previous work found elevated expression of TAZ/YAP in mouse model of ALS, indicating Hippo pathway was involved in the pathogenesis of ALS. Therefore, TAZ/YAP may regulate abnormal autophagy, aggregation of mutant SOD1 (mSOD1) and neuronal apoptosis. In this project, we will investigate the role of Hippo-TAZ/YAP pathway in the pathogenesis of ALS by using hSOD1 G93A NSC34 and hSOD1 G93A transgenic mice. Over-expression of TAZ/YAP or its knock-down with siRNA will be used to explore the regulatory role of TAZ/YAP in autophagy, aggregation of mSOD1, neuronal apoptosis. The effects of TAZ/YAP inhibitor verteporfin in ALS cell and mice. This project will clarify the role of Hippo-TAZ/YAP in ALS and provide new therapeutic target for this lethal disease.

肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种致死性神经系统变性病，确切发病机制不明，与自噬异常密切相关，尚无有效治疗方法。目前已知抑制Hippo通路可引起自噬异常，其因子CTGF、MST1在ALS中高表达，但它在ALS中的作用尚不明确。我们研究发现，Hippo通路的关键效应分子TAZ/YAP在ALS小鼠中高表达；并伴有自噬异常。推测高表达的TAZ/YAP可能是ALS自噬异常引起神经元凋亡的重要机制。本课题拟在发现TAZ/YAP高表达的基础上，从分子-细胞-动物三个层次，观察Hippo-TAZ/YAP通路的表达分布情况，明确它与ALS的关系；通过调控TAZ/YAP研究它对自噬、蛋白异常沉积及凋亡的影响，阐明高表达的TAZ/YAP是ALS自噬异常的重要分子机制；进一步应用TAZ/YAP的抑制剂维替泊芬验证TAZ/YAP是ALS防治的新靶点。本课题将从新的视角揭示ALS的发病机制，为其防治提供新思路、新靶点。

肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种致死性神经系统变性病，发病机制尚不清楚，目前的研究提示ALS发病可能与蛋白异常沉积、自噬异常、内质网应激(ERS)、氧化应激、线粒体功能障碍、兴奋性氨基酸毒性、胶质细胞增生等机制有关。Hippo通路是一条重要的控制器官大小的信号通路，参与维持正常自噬功能、干细胞分化及免疫调节等。自噬是降解长寿命蛋白质、受损的细胞器以及错误折叠蛋白的主要机制。在ALS中自噬流受损，使错误折叠蛋白清除异常，造成mSOD1、TDP-43等蛋白异常沉积，引起神经元凋亡。因此我们假设Hippo通路通路关键效应分子TAZ/YAP通过自噬异常引起神经元凋亡。该研究通过免疫组化方法检测到： 在 hSOD1 G93A动物模型的脊髓中Hippo 通路主要因子 P-LATS1/2低表达， CTGF高表达，其关键效应分子 YAP也高表达。TAZ是YAP的同源蛋白，也是Hippo 通路的关键效应分子。TAZ 的 mRNA 和蛋白水平在 ALS 的细胞及动物模型中的表达量均增加;免疫组化结果表明在ALS小鼠的脑、颈髓、腰髓中的表达量均增加。 这证明Hippo通路在ALS中有明显的变化，在ALS中可能发挥重要的作用。进一步研究发现在ALS小鼠的脊髓神经元中，自噬标志物LC3Ⅱ及自噬小体显著增多，证实在ALS转基因小鼠中存在明显的自噬异常。而造成自噬异常的重要原因之一是mSOD1蛋白的异常沉积。我们前期研究发现：胍那苄在hSOD1 G93A ALS转基因小鼠中，早期（40天）给药可以清除mSOD1的异常沉积，减少神经元凋亡，延缓发病时间、改善运动功能、延缓体重下降、延长ALS小鼠寿命，说明清除蛋白异常沉积对ALS可以起到保护作用。根据我们的研究意大利研究团队已经开展胍那苄的多中心临床试验。这需要进一步探讨在发病后（90天）给予胍那苄是否起到治疗作用。并可深入研究它是否通过调控自噬影响mSODM1蛋白异常沉积而起作用。遗憾的是研究发现在发病后（90天）给药胍那苄，虽然可以减少外源性mSOD1的异常沉积，但是不能影响hSOD1 G93A ALS转基因小鼠的发病时间、运动功能及生存期；对自噬也无明显影响。这说明早期干预减少mSOD1的异常沉积可以改善预后，当损伤已经明确产生后则很难逆转。