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阿尔兹海默症(AD)是一种进行性的神经退行性疾病,多发生于65岁以上的老年人,是痴呆症中最常见的一种类型。随着人口老龄化进程的加快,患有AD的病人每年都在增加,给社会和家庭都带来了沉重的负担,因此,AD的发病机理受到了研究人员的广泛关注。然而,AD病因极其复杂,其中β-淀粉样蛋白(Aβ)级联学说被认为是AD发病的关键机制之一。目前,对AD药物的研发大多都是基于Aβ的致病机理来展开的。随着生物学的不断发展,人们已经建立了多种动物模型来研究AD。其中,线虫具有生命周期短、繁殖能力强、易于培养和保存、具有保守的人类疾病途径等众多优点,因此,线虫一直作为一种优秀的模式生物被广泛地用于包括AD在内的多种疾病发生发展的研究中。利用基因工程技术,科研人员已经成功构建了多种表达人类Aβ的转基因线虫株来进行AD发病机制的研究和抗AD药物的筛选,例如CL4176转基因线虫株中导入了人类Aβ1-42肽及smg-1 m RNA监控系统,可通过对线虫培养温度的调节来控制Aβ蛋白的表达及麻痹表型的出现。乙醇,俗称酒精,在世界范围内被人们广泛使用于化学工业、医疗卫生、农业生产等众多领域。酒的主要成分是乙醇,它也是人类最古老的食物之一,全球很多国家均有饮酒的习俗。俗语云,小酌怡情,大酌伤身,有研究表明饮酒可以降低患痴呆症的风险,但也有许多研究人员证实饮酒会引起肝脏、大脑及其他器官的损伤。关于低浓度乙醇益处的研究仍然存在着一定的争议,因此,本研究利用阿尔兹海默症的线虫和细胞模型,重点研究了低浓度乙醇在抗阿尔兹海默症中的作用及其相关的分子机制。首先,本文通过寿命、吞咽频率、运动能力等实验探索了乙醇对正常线虫一般生理指标的影响,我们发现1%和2%乙醇可以显著延长线虫的寿命,2%乙醇还能提升衰老阶段线虫的运动能力。用于研究AD的转基因线虫株CL4176在1%乙醇处理后,线虫的平均麻痹时间显著延长(20.9%);2%乙醇处理的线虫平均麻痹时间也有所延长,但其体长小且产卵数量少;而4%及以上浓度的乙醇会严重影响线虫的发育和生长。因此,我们选择1%乙醇进行后续的实验来探究乙醇在抗阿尔兹海默症中的作用机制。由于乙醇进入生物体内会发生代谢反应,产生两种主要的代谢产物:乙醛和乙酸,通过麻痹实验证实,乙醛和乙酸均不能延长线虫的平均麻痹时间,表明乙醇延缓Aβ毒性的原因在于其乙醇本身而不是其代谢物的作用。之后通过q PCR和western blot证实了乙醇并没有影响线虫Aβm RNA的表达水平,但减少了Aβ寡聚体的表达。为了探究乙醇缓解Aβ毒性是依赖于蛋白酶体还是溶酶体途径,我们对线虫蛋白酶体活性进行测定,发现乙醇对蛋白酶体活性没有影响,而线虫溶酶体染色实验证实线虫体内的溶酶体数量显著增加,且溶酶体抑制剂-氯喹处理线虫后,乙醇不再能有效减少线虫中Aβ寡聚体的表达和Aβ的沉积数量,其延缓线虫麻痹的作用明显减弱,表明乙醇缓解线虫Aβ毒性作用受溶酶体途径调控。此外,本文发现乙醇缓解Aβ毒性依赖于应激应答途径。DAF-16是线虫体内参与调控应激应答的重要转录因子,对线虫daf-16进行RNA干扰后,乙醇不再能够延缓线虫的麻痹,说明乙醇延缓线虫的麻痹是受DAF-16调控的,且乙醇可以增加线虫体内的DAF-16细胞核转位,上调daf-16,hsf-1和shsps等线虫应激相关基因的表达,增加SOD-3和HSP-16.2蛋白的表达,减少ROS含量和增加SOD活性。上述结果说明低浓度乙醇作为一种应激源,激活了线虫体内的应激应答,进而缓解了线虫中Aβ的毒性。在线虫模型的基础上,进一步应用细胞模型探究了乙醇缓解Aβ毒性的作用机制。通过CCK-8和ELISA测定发现,0.1%,0.5%和1%的乙醇均可以有效缓解Aβ25-35诱导的人类神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y的毒性,并且减少其分泌的Aβ1-42。DCFH-DA染色实验证实乙醇可以减少Aβ25-35诱导的SH-SY5Y细胞中的ROS含量;免疫荧光染色实验发现氯喹会阻断乙醇对Aβ25-35诱导的SH-SY5Y细胞中Aβ蛋白的减少,表明乙醇在细胞中缓解Aβ毒性的机制与在线虫中类似,受氧化应激和溶酶体途径调控。由于乙醇在线虫和细胞模型中缓解Aβ毒性的作用机制之一是增强应激抵抗能力,本文选择了30种具有抗应激作用的中药,并应用线虫模型从中筛选出3种在缓解Aβ毒性方面效果稳定的天然产物,分别是乌药,赤芍和侧柏叶的水提物。其中乌药水提物缓解Aβ毒性的最适浓度为2.5 mg/m L;赤芍水提物在10 mg/m L时缓解Aβ毒性效果最好;侧柏叶水提物在极低浓度(0.2 mg/m L)下能够很好地缓解Aβ毒性。综上所述,本研究表明低浓度的乙醇可以调控溶酶体途径来增加Aβ的降解,激活应激应答途径来促进Aβ的解聚,在这两条途径的协同作用下缓解Aβ在线虫和神经细胞模型中的毒性作用。低剂量乙醇在线虫和细胞中的益处为人们适量饮酒提供了一定的论据,也为抗阿尔兹海默症的药物研发提供了参考依据。此外,我们还在线虫中筛选了3种具有缓解Aβ毒性作用的天然产物,这也为AD治疗药物的开发提供了新的思路。