基于丙烯醛的新型散发性AD大鼠和食蟹猴模型的建立、鉴定和标准化

Alzheimer’s disease (AD) is the most common chronic neurodegenerative disease and is divided into two forms, familial AD (fAD) and sporadic AD (sAD). In contrast to the rare familial form, 95% AD patients are suffered from sAD. However, the unclear pathogenesis of AD and the restriction of animal models in simulating the clinical process result in the consecutive failure of anti-AD drug development. Therefore, developing novel sAD animal models is of great significance. The level of acrolein, an intermediate of lipid metabolism was increased in AD patients and we have demonstrated that acrolein could induce the AD-like pathological changes in rat brain. Based on the above, we raise 3 questions: 1，What are the factors influencing the acrolein-induced AD-like pathological changes in rat brain? 2，Does acrolein induce AD-like pathological changes in Macaca Faiscularis and what are the influencing factors? and 3, What is the underlying molecular mechanism(s) that acrolein can induce AD animal models? In order to answer these questions, we first plan to establish new sAD models induced by acrolein in rats and Macaca Faiscularis, to investigate the influencing factors and to standardize the methods of model establisment and evaluation. Then we plan to study the exact mechanism(s) of acrolein-induced animal models to reveal the pathogenesis of AD. The current project is of great importance in AD development mechanism exploration, anti-AD drug target validation and preclinical pharmacodynamic evaluation.

阿尔茨海默氏病（AD）是最常见的慢性神经系统变性疾病，分家族性和散发性两种类型，后者占95%。近年来抗AD药物研发不断宣告失败，发病机制不完全清楚和现有动物模型不能很好的模拟散发性AD临床病程是两大主要原因。因此，建立散发性AD的新型动物模型显得非常迫切。AD患者脑内脂质代谢中间产物丙烯醛的水平升高。申请人发现，丙烯醛能够诱导大鼠AD样病理改变。基于此，我们提出三个科学问题：1，丙烯醛诱导大鼠脑AD样病理改变与哪些因素有关？2，丙烯醛能否诱导食蟹猴脑的AD样病理改变及其影响因素是什么？3，丙烯醛诱导动物模型的分子机制是什么？为回答这些问题，本项目拟：1，建立基于丙烯醛的新型散发性AD大鼠和食蟹猴模型、考察影响因素并对模型建立和评价方法标准化；2，研究丙烯醛诱导动物模型的分子机制以揭示AD的发病机制。本项目对AD机理研究，药物新靶点发现以及临床前药效学评价都将具有十分重要意义。

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是最常见的中枢神经退行性疾病。随着社会老龄化的不断加剧，据估计，2050年全世界痴呆症患者的人数将激增至1.31亿。然而，AD治疗药物的开发面临重重困境。统计数据显示，约99.6%的候选药物在AD动物模型中表现出有希望的抗AD效果，但在临床试验中失败。主要原因之一是现有的AD动物模型不能很好的模拟，约占总病例95%以上的散发性AD。前期研究发现，丙烯醛在SD大鼠上可以诱导AD样的病理改变。本研究基于丙烯醛建立新型的散发性AD小鼠及食蟹猴模型，并进一步探讨丙烯醛诱导AD样病理的分子机制。我们给与C57BL/6小鼠丙烯醛(3.0 mg/kg/d)口服灌胃4/8周诱导出现早期AD的症状和病理，如学习记忆能力下降，情感功能障碍，淀粉样蛋白生成增多，磷酸化Tau蛋白水平升高，嗅觉功能降低及嗅球Tau蛋白聚集，胶质细胞数目增多，突触功能障碍及海马区微结构损伤，实现了散发性AD小鼠和大鼠模型的标准化。丙烯醛也诱导食蟹猴出现认知功能障碍及早期AD样病理改变。为了进一步研究和揭示丙烯醛诱导突触损伤的作用机制，我们通过丙烯醛特异性探针及蛋白质组学技术，鉴定出丙烯醛小鼠模型皮层及海马组织中丙烯醛结合蛋白，并对丙烯醛作用后的原代皮层神经元进行了转录水平的检测。我们首次发现丙烯醛在体内外水平可通过RhoA诱导ROCK2下游效应子cofilin激活，引起突触的损伤。ROCK抑制剂法舒地尔可以有效逆转丙烯醛诱导的轴突断裂，改善丙烯醛诱导的认知功能障碍，逆转丙烯醛引起的树突棘丢失和突触损伤。我们通过突触蛋白质组学发现，法舒地尔主要了逆转丙烯醛引起泛素化过程及蛋白转运过程的改变，泛素连接酶Huwe1（HECT homologous to E6AP terminus 1）可能发挥重要作用。本项目基于丙烯醛建立的新型散发型AD小鼠及食蟹猴模型不仅有助于AD发病机制研究，还能促进抗AD药物的开发！