红花黄色素调节Tau蛋白磷酸化及APP加工过程的分子机理研究

Previous studies showed that safflor yellow (SY) improved the learning and memory deficits in the dementia mice and rats and attenuated the neurotoxicity of Aβ and lowed the expression of phosphorylated Tau protein. The results suggested that the anti-Alzheimer's disease effect of SY may be related to regulate the initial pathogenic factor of Alzheimer's disease-Tau protein hyperphosphorylation and Aβ deposition. On this topic, we will take the Tau protein and Aβ as the research target, using Aβ1-42 hippocampus-injected rats and APP/PS1 transgenic mice to further observe the regulatory role of SY on the different phosphorylated sites Tau protein and its upstream protein kinase (GSK-3β and CDK5) and phosphatase (PP2A). In APP/PS1 transgenic mice, we will observe the regulatory effects of SY on Aβ synthesis, α-secretase enzyme, β-secretase enzyme and its upstream signal transduction proteins (PKC, MAPK, etc.). At the cellular level, okadaic acid-induced hyperphosphorylated tau model and neuroblastoma SK-N-SH cells over-expressing human APP695 are used to further investigate the effect of SY on Tau phosphorylation and APP processing. In addition, various signal transduction inhibitors will be applied to elucidate the regulatory mechanism of SY on Tau phosphorylation and APP processing. This project is expected to find a drug to delay the process of Alzheimer's disease.

前期研究显示，红花黄色素（SY）可改善痴呆小鼠、大鼠学习记忆缺失，减轻Aβ的神经元毒性作用并降低磷酸化Tau蛋白表达。提示SY的抗阿尔茨海默病（AD）作用可能与其调节AD的初始致病因子-Tau蛋白异常磷酸化和Aβ沉积有关。在此课题中，我们以Tau蛋白和Aβ为研究靶点，采用Aβ1-42海马注射致大鼠痴呆模型及APP/PS1转基因小鼠模型，观察SY对不同磷酸化位点Tau蛋白及其上游的蛋白激酶(GSK-3β和CDK5)和磷酸酶(PP2A)的调节作用，观察SY对Aβ合成、α分泌酶、β分泌酶等及其上游信号转导蛋白(PKC、MAPK等)的调控作用；在细胞水平上我们将采用冈田酸诱导的Tau蛋白过度表达模型和稳定转染APP695的神经母细胞瘤细胞株, 并使用不同的信号转导蛋白抑制剂进一步阐明SY对Tau蛋白磷酸化和APP加工过程的调节机制，希望能寻找一种可延缓AD发病进程的药物。

阿尔茨海默病(AD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病，是老年痴呆最常见的类型，AD的主要病理特征为细胞外β-淀粉样蛋白( Aβ)沉积形成的老年斑(SP)和细胞内以过度磷酸化Tau蛋白为核心形成的神经原纤维缠结(NFTs)。Tau为微管结合蛋白，Tau的异常高磷酸化可抑制其与微管的结合，降低微管的稳定性，影响轴突的转运。Aβ是淀粉样前体蛋白（APP）的裂解产物之一，具有较强的神经毒性。Aβ的过量沉积可诱导胶质细胞活化，促进炎症因子释放，诱发神经慢性炎症，引起神经元大量丢失，最终导致学习记忆能力下降。红花是我国传统中药材，红花黄色素为红花的主要有效成分。课题组前期研究显示，红花黄色素可明显改善D-半乳糖/亚硝酸钠和东莨菪碱诱导的痴呆小鼠学习记忆能力。在Aβ诱导的痴呆大鼠模型中，红花黄色素具有抗氧化、神经元保护作用，并可抑制Tau蛋白的磷酸化水平。以上结果显示红花黄色素可能是一个潜在的抗AD药物。在此研究中，我们进一步阐明了红花黄色素的抗AD作用机制，为开发具有自主知识产权的抗老年性痴呆药物奠定了一定的基础。.课题研究结果显示，在水迷宫实验和跳台实验中，红花黄色素均可明显改善APP/PS1转基因小鼠和Aβ1-42海马注射诱导的痴呆大鼠学习记忆能力。红花黄色素通过抑制蛋白激酶GSK-3β和CDK-5的表达，降低痴呆动物皮层及海马组织中p-Tau(Ser199)，p-Tau(Thr205)，p-Tau(Ser396)，p-Tau(Ser404)位点蛋白表达。在APP加工过程的研究中，红花黄色素抑制皮层和海马组织中APP和β分泌酶BACE1的表达，减少Aβ生成，促进具有神经保护作用的αAPPs高表达。同时，上调Aβ降解酶IDE和NEP的表达，促进Aβ清除。红花黄色素抑制胶质细胞活化蛋白GFAP的表达，减少了致炎因子IL-1β、IFN-γ和iNOS的分泌，增加抗炎因子IL-10和IL-4的表达。以上结果提示，红花黄色素可降低蛋白激酶表达，抑制Tau蛋白过度磷酸化。通过减少Aβ生成，促进Aβ降解，减少Aβ沉积，从而减轻胶质细胞活化所诱导的神经炎症反应，发挥神经保护作用。在细胞水平实验中进一步验证了红花黄色素对Tau蛋白磷酸化的抑制作用及对Aβ毒性损伤的保护作用。