α-倒捻子素促进Aβ清除及小胶质细胞Sirt1-LDLR通路的介导作用

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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性神经退行性疾病,是老年性痴呆最常见的原因。AD发病机制迄今尚未阐明,细胞外β-淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)的聚集和沉积被认为在AD病理进程中起关键作用。脑内Aβ水平异常升高,将导致Aβ聚集并形成寡聚体,从而引起神经元凋亡、突触可塑性破坏和认知功能损害。Aβ生成和清除的代谢途径的调控在AD病理生理中的作用及其靶点新药开发的价值已成为医药界最受关注热点之一。业已证明低密度脂蛋白受体(Low-density lipoprotein receptor,LDLR)的高表达有助于脑内Aβ的清除。我们前期研究表明天然化合物α-倒捻子素(α-Mangostin,α-M)具有明显抑制Aβ聚集和上调脑内小胶质细胞LDLR的作用,但具体调控机制尚不清楚。鉴于α-M属多酚类化合物,具有体内稳定性较差和不易透过BBB特性,我们首先构建了α-倒捻子素脑靶向纳米粒NP(α-M),进一步观察对APP/PS1小鼠脑内Aβ的清除作用;然后,探讨α-倒捻子素对APP/PS1小鼠小胶质细胞LDLR上游分子的调控作用;进一步研究α-倒捻子素对小胶质细胞Sirt1-SREBP-2-PCSK9/LDLR信号通路的调节,并发掘可药性高的α-M类似物。第一部分,α-M脑靶向纳米粒NP(α-M)构建和效应。NP(α-M)有效改善APP/PS1小鼠的学习记忆能力和社会性行为,作用强度大于利斯的明。采用ELISA检测APP/PS1小鼠脑内Aβ40和Aβ42含量及双光子在体观察APP/PS1小鼠脑内Aβ清除,发现NP(α-M)能促进小胶质细胞主动清除Aβ,有效减少小鼠脑实质和脑血管旁Aβ沉积,并揭示该作用可能通过特异性提高小鼠小胶质细胞上LDLR的表达产生。第二部分,阐明NP(α-M)脑内的作用机制。通过APP/PS1小鼠全脑进行Affymetrix全基因组表达谱解析并带入IPA数据库分析差异基因关联,和小鼠脑切片进行免疫荧光验证,揭示NP(α-M)调控Sirt1-CREB-SREBP-2-PCSK9/LDLR通路参与抗AD相关效应,表现为特异性提高脑内小胶质细胞上Sirt1,CREB,p-CREB,SREBP-2的表达,降低PCSK9的表达。第三部分,探寻α-M在Sirt1-CREB-SREBP-2-PCSK9/LDLR通路中的关键靶点。采用表面等离子共振实验和细胞热转移分析CETSA实验,发现α-M主要特异作用于Sirt1发挥药理活性。尽管α-M去乙酰化活性弱于白藜芦醇,但其促进小胶质细胞清除Aβ的药理活性明显强于后者,提示α-M可能有其特异的Sirt1结合位点,通过非去乙酰化的方式作用于Sirt1起Aβ清除作用。进一步应用计算机模拟分子对接MOE探究α-M与Sirt1的结合位点。并应用Sirt1点突变、纯化蛋白和SPR初步确定了Sirt1蛋白结构中,原氨基酸位点His363,Leu418,Val412,Phe414,Gly415,Glu416可能是α-M与Sirt1的关键结合位点。通过研究Sirt1与CREB-SREBP-2-PCSK9/LDLR通路分子间的互相调节及α-M对该通路的调控机制,以及细胞水平上该通路各分子的过表达和敲减,动物水平上Sirt1和LDLR基因的敲除,采用免疫荧光、蛋白印迹、免疫组化和行为学实验等证实脑内Sirt1-SREBP-2-PCSK9/LDLR通路是治疗AD药物作用的关键分子通路,该通路中Sirt1是调控的起点分子,而LDLR是终点分子。进一步从化合物库中筛选部分α-M结构类似物进行药效研究,发现CAS号为13179-11-8、76996-27-5及20245-39-0的化合物具有上调小胶质细胞LDLR、促进小胶质细胞摄取和降解Aβ的作用,其中76996-27-5药效最强,有望成为新的先导化合物。综上所述,本研究首次揭示脑内小胶质细胞上的Sirt1-CREB-SREBP-2-PCSK9/LDLR通路作为抗AD药物潜在分子靶标的重要价值。阐明α-M调控小胶质细胞清除Aβ,通过与Sirt1的特异结合位点作用,该作用不依赖于促Sirt1去乙酰化。进一步证实通过靶向小胶质细胞上的LDLR清除Aβ策略的有效性,为AD新靶点和候选药物提供科学依据。
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