外源性脑源性神经营养因子能改善冈田酸诱导阿尔茨海默病模型大鼠的认知功能

doi:10.4103/1673-5374.241471

摘要/Abstract

摘要：

脑源性神经营养因子表达下降在阿尔茨海默病的发病机制中有重要作用，而阿尔茨海默病的典型病理改变为tau蛋白过度磷酸化导致的神经原纤维缠结。为此，实验选择中国医科大学实验动物中心提供的成年雄性Wister大鼠，首先以2 μL冈田酸(0.2 μM)立体定向注射双侧海马建立阿尔茨海默病体内模型，同时注射2 μL外源性脑源性神经营养因子(50 ng/mL)。然后，以Morris水迷宫评估大鼠的空间学习记忆能力，以Western blot检测PP2A、PP2Ac-Yp307、p-tau (Thr231)、p-tau (Ser396/404)的表达水平，以定量实时PCR 检测BDNF，TrkB，SYN mRNA表达水平。结果发现：(1)外源性脑源性神经营养因子能使阿尔茨海默病大鼠脑源性神经营养因子、TrkB和SYN mRNA水平上调，PP2A表达上调，PP2Ac-Yp307，p-tau (Ser396/404)和p-tau (Thr231)表达下调，空间学习记忆能力增强；(2)而以0.2 μM脑源性神经营养因子特异性受体TrkB的特异性抑制剂K252a干预时，脑源性神经营养因子的作用受限；但0.2 μM PI3K的特异性抑制剂LY294002干预时，仅影响脑源性神经营养因子、TrkB和SYN mRNA以及PP2A，PP2Ac-Yp307，p-tau (Ser396/404)和p-tau (Thr231)表达，而大鼠空间学习记忆能力未受到影响。(3)为进一步探索脑源性神经营养因子的作用机制，以40 nM SH-SY5Y细胞冈田酸干预24h建立阿尔茨海默病体外细胞模型，以50ng/mL脑源性神经营养因子干预15min，以Western blot检测海马中Tau (Ser199/202)、pTau (Ser199/202)、pGSK-3β、pAKT、PP2A、PP2Ac-Yp307、Tau-5的表达水平，以免疫荧光染色检测PP2Ac-Yp307、pTau (Ser199/202)的免疫阳性反应。结果发现PP2Ac-Yp307和pTau (Ser199/202)的阳性表达明显降低，PP2Ac-Yp307，pTau (Ser199/202)和pGSK-3β水平降低，PP2A，Tau (Ser199/202)和pAKT水平增加，Tau-5表达没有变化，而当4 μM LY294002或4 μM K252a存在时，脑源性神经营养因子的作用减弱；(4)体内实验结果表明，外源性脑源性神经营养因子可通过降低PP2A磷酸化，减轻tau蛋白磷酸化，以缓解阿尔茨海默病大鼠的认知功能障碍，体内实验也进一步确认这一过程是通过抑制PI3K/糖原合成酶激酶3β/AKT信号通路而发挥作用的。

orcid:0000-0002-2757-8596(Chao-Dong Zhang)

关键词: 阿尔茨海默病, 外源性脑源性神经营养因子, Tau蛋白, 冈田酸, 磷酸化, PP2A-Y307, 糖原合成酶激酶3&beta, TrkB, 认知功能, 大脑保护, 神经再生

Abstract:

Decreased expression of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) plays an important role in the pathogenesis of Alzheimer’s disease, and a typical pathological change in Alzheimer’s disease is neurofibrillary tangles caused by hyperphosphorylation of tau. An in vivo model of Alzheimer’s disease was developed by injecting okadaic acid (2 μL) and exogenous BDNF (2 μL) into the hippocampi of adult male Wister rats. Spatial learning and memory abilities were assessed using the Morris water maze. The expression levels of protein phosphatase 2A (PP2A), PP2Ac-Yp307, p-tau (Thr231), and p-tau (Ser396/404) were detected by western blot assay. The expression levels of BDNF, TrkB, and synaptophysin mRNA were measured by quantitative real-time polymerase chain reaction. Our results indicated that BDNF expression was suppressed in the hippocampus of OA-treated rats, which resulted in learning and memory deficits. Intra-hippocampal injection of BDNF attenuated this OA-induced cognitive impairment. Finally, our findings indicated an involvement of the PI3K/GSK-3β/AKT pathway in the mechanism of BDNF in regulating cognitive function. These results indicate that BDNF has beneficial effect on Alzheimer’s disease, and highlight the potential of BDNF as a drug target for treatment of Alzheimer’s disease.

Key words: nerve regeneration, Alzheimer’s disease, exogenous brain-derived neurotrophic factor, Tau protein, okadaic acid, phosphorylation, PP2A-Y307, glycogen synthase kinase-3β, TrkB, cognitive function, brain protection, neural regeneration

. 外源性脑源性神经营养因子能改善冈田酸诱导阿尔茨海默病模型大鼠的认知功能[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2018, 13(12): 2173-2181.

Ai-Hua Xu, Yang Yang, Yong-Xin Sun, Chao-Dong Zhang. Exogenous brain-derived neurotrophic factor attenuates cognitive impairment induced by okadaic acid in a rat model of Alzheimer’s disease[J]. Neural Regeneration Research, 2018, 13(12): 2173-2181.

参考文献

引言

出版重点

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期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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讨论

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文题：不超过 90个字母，20个单词。

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引言：

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总结：

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文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

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主体内容：

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延伸阅读

Neural Regen Res：外源性脑源性神经营养因子可干预阿尔茨海默病患者的认知功能障碍

tau蛋白过度磷酸化导致的神经原纤维缠结，是阿尔茨海默病的典型病理变化之一，且其与阿尔茨海默病痴呆程度有关；而脑源性神经营养因子表达降低与tau磷酸化密切相关。

来自中国医科大学附属第一医院徐爱华团队最新研究显示，外源性脑源性神经营养因子可通过降低PP2A磷酸化水平以及抑制PI3K/糖原合成酶激酶3β/AKT信号通路，减轻tau蛋白磷酸化，以减轻阿尔茨海默病大鼠的认知功能障碍。

徐爱华等首先以2 μL冈田酸(0.2 μM)立体定向双侧注射成年Wister大鼠(由中国医科大学实验动物中心提供)海马建立阿尔茨海默病体内模型，同时注射2 μL外源性脑源性神经营养因子(50 ng/mL)。发现外源性脑源性神经营养因子能使阿尔茨海默病大鼠脑源性神经营养因子、TrkB和SYN mRNA水平上调，PP2A表达上调，PP2Ac-Yp307，p-tau (Ser396/404)和p-tau (Thr231)表达下调，空间学习记忆能力增强；而0.2 μM脑源性神经营养因子特异性受体TrkB的特异性抑制剂K252a干预时，脑源性神经营养因子的作用受限；但0.2 μM PI3K的特异性抑制剂LY294002干预时，仅影响脑源性神经营养因子、TrkB和SYN mRNA以及PP2A，PP2Ac-Yp307，p-tau (Ser396/404)和p-tau (Thr231)表达，而大鼠空间学习记忆能力未受到影响。为进一步探索脑源性神经营养因子的作用机制，以40 nM SH-SY5Y细胞冈田酸干预24h建立阿尔茨海默病细胞模型，以50ng/mL脑源性神经营养因子干预15min，发现PP2Ac-Yp307和pTau (Ser199/202)的阳性表达明显降低，PP2Ac-Yp307，pTau (Ser199/202)和pGSK-3β水平降低，PP2A，Tau (Ser199/202)和pAKT水平增加，Tau-5表达没有变化，而当4 μM LY294002或4 μM K252a干预时，脑源性神经营养因子的作用减弱

实验结果说明外源性脑源性神经营养因子可减轻阿尔茨海默病的认知功能障碍。现将这项成果撰写的文章发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2018年12期。

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