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Alzheimer’s病(AD)的特征性病理变化是p淀粉样蛋白(β-amyloidprotein,Aβ)形成的细胞外的老年斑(senileplaque,SP),异常磷酸化Tau蛋白形成的神经元内纤维缠结(NETs),神经元的营养障碍,以及神经元缺失,神经递质系统受损等。目前己知β淀粉样蛋白前体蛋白(β-amyloidprecursorprotein,APP)参与AD病理改变的形成,但其机制尚未得到解析。本实验利用特异性识别APP氨基端的APP-N抗体对细胞表面APP作用以模拟配体一受体的结合,在整体动物和原代培养神经元水平,研究细胞表面APP介导的效应,只要涉及β淀粉样蛋白的生成,Tau的磷酸化的变化以及神经元营养障碍,并进一步对其中的机制进行了初步探讨。主要研究结果如下:
1.SD大鼠额叶皮层注射APP-N抗体48小时后,用抗APP-N抗体的二抗直接标记,免疫荧光结果显示注射部位额叶皮层内有密集点状分布的免疫阳性物质,这些点状分布物质同时可被识别APP羧基端的抗体所标记。提示APP-N抗体可能通过对细胞表面APP的作用,介导APP在细胞表面局部聚集和重新分布。
2.免疫荧光法观察到不管在动物脑皮层还是原代培养神经元,经APP-N抗体处理后,均有Aβ染色明显增强,Aβ染色强阳性部位同时有APP染色增强。为分析这些部位是否有Aβ生成相关途径的激活,实验观察了与酶切形成Aβ有关的γ-分泌酶组成成份早老蛋白-1,结果显示APP-N抗体在诱导APP局部聚集的同时也可募集早老蛋白-1。这种募集早老蛋白-1的效应可能与局部APP降解生成Aβ增加有关。
3.SD大鼠额叶皮层注射APP-N抗体后,CV染色法和Bielschowsky银染法观察到注射部位神经元固缩,以及神经突起的变性;原代培养神经元在APP-N抗体作用后,MTT显示细胞活性下降。另外,用免疫组化和免疫印迹显示,在APP-N抗体作用后有AD神经纤维缠节相关的Tau蛋白磷酸化增加。这些结果提示经APP-N抗体作用,细胞表面APP可介导神经元损伤。
4.实验观察到APP-N抗体作用后,在脑皮层和原代培养神经元中均出现营养障碍表现,如神经纤维排列紊乱,神经突起肿胀或断裂,神经突起急性成角,成环等。由于这些神经突起有不仅有APP的强阳性染色,同时也有整合素(Integrin)染色增加,提示这些神经突起的营养障碍改变可能与Integerin相关的局部黏附(focaladhesion,FA)机制的异常激活有关。实验进一步采用荧光三标技术,在培养的神经元上证实APP-N在诱导APP局部聚集的同时有整合素和肌动蛋白(actin)参与的局部黏附斑样结构的异常增加。
5.实验采用钙离子荧光探针Flu3,探讨APP-N抗体作用于神经元细胞表面APP对细胞内钙的影响。荧光检测显示,APP-N抗体作用可导致部分神经元胞内游离钙的浓度和分布的改变,少数神经元可瞬间发生细胞内钙浓度的增加。
总之,离体和在体实验结果显示细胞表面APP在APP-N抗体的作用下,可通过APP局部聚集并募集早老蛋白1使Aβ生成增加,同时也可导致Tau蛋白磷酸化增加,并可能通过激活局部黏附机制产生神经元营养障碍改变。另外,细胞表面APP在APP-N抗体的作用下,可介导细胞内钙离子浓度和分布的改变,这种细胞内钙的变化与Aβ生成和神经元损害的关系尚需进一步研究。