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可传播性海绵状脑病(Transmissible spongiform encephalopathies, TSEs)也称为朊病毒病(prion diseases),是一类可感染人类和多种动物罕见的致死性的神经系统退行性疾病,包括人类的克雅氏病(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)^GSS综合症(Gerstmann-Straussler-S cheinker syndrome, GSS)、Kuru病、家族性致死性失眠症(fatal familial insomnia, FFI),以及动物的羊瘙痒病(Scrapie)、牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy, BSE)和鹿的慢性消耗性疾病(chronic wasting disease, CWD)等。所有类型的TSE具有相似的神经病理学改变,包括海绵状变性,神经元丢失,星型胶质细胞增生。朊蛋白存在两种构象异构体(PrPc和PrPSc), PrPC正常功能的丧失和PrPsc在脑组织中的沉积被认为是TSE疾病的可能病因。微管是一种具有极性的细胞骨架,是由α,β两种类型的微管蛋白亚基以依赖GTP的方式形成的长管状细胞器结构。微管在维持细胞结构形态,辅助细胞内运输方面具有重要的生物学功能。大量研究结果表明,自然发生的人或动物的TSE疾病以及Prion毒株感染的实验室动物模型中,微管蛋白的表达量都呈现降低的趋势。GSS病人脑组织中存在微管运输障碍,突触结构受到影响。而本实验室之前的研究结果也证明PrP会诱导微管蛋白形成低聚物,抑制微管形成；CJD相关的重组突变PrP能够通过不同作用途径破坏细胞微管结构；PG12(插入7个八胎重复序列的突变PrP)以及Cyto-PrP(缺失信号肽和GPI锚的突变PrP)均会破坏细胞的微管结构。微管相关蛋白(Microtubule associated protein, MAPs)与微管的相互作用能够调节微管的聚集,稳定和排列。微管相关蛋白2(MAP2)属于热稳定的微管相关蛋白家族,在神经元的形成,神经元结构及内在组织的维持,细胞分裂和细胞加工以及细胞信号转导中有重要作用。哺乳动物脑组织中主要存在4种MAP2的异构体,分别是高分子量MAP2(HMWMAP2)和低分子量MAP2(LMWMAP2)。高分子量MAP2包括MAP2A和MAP2B,分子量分别是280KD和270KD；低分子量MAP2包括MAP2C和MAP2D,分子量分别是70KD和75KD。HMWMAP2主要在神经元中表达,而LMWMAP2主要在神经胶质细胞中表达。之前的文献显示MAP2可能参与了神经退行性疾病发生发展过程,如阿尔茨海默病人(Alzheimer Disease, AD)的脑组织中,MAP2抗体能够标记老年斑周围异常神经元,并能够标记大多数感染区域的神经纤维缠结(NFTs); A(3聚积导致转基因小鼠在斑块形成前神经元MAP2明显减少；Ap处理C57BL/6J小鼠原代培养的大脑皮层神经元细胞和人神经瘤细胞均导致MAP2表达量降低；AD病人脑组织中的MAP2表达量通常是降低的。但MAP2在TSE疾病中的变化及作用尚不清楚,最近,本实验室用于筛查人Prion疾病脑组织转录差异的mRN A芯片结果显示MAP2mRNA水平明显降低,提示MAP2可能在Prion疾病发生发展过程中具有一定作用。为了探讨MAP2与Prion疾病的关系,揭示其在Prion疾病发生发展中可能的作用,我们设计了一系列动物实验和细胞实验,以期在动物模型和细胞模型中阐明MAP2在Prion疾病中的变化及该变化产生的机制。本研究的主要结果如下：1.检测了Prion毒株263K感染终末期以及感染不同天数的叙利亚仓鼠脑组织中MAP2的表达差异,发现感染早期仓鼠脑组织的MAP2表达量明显降低,并且随着感染时间的不断延长,MAP2表达量呈现逐渐降低的趋势；2.检测了CJD患者和FFI患者不同脑区MAP2的表达,发现CJD患者和FFI患者6个不同脑区MAP2的表达与正常人脑组织相比,表达量均降低；3.利用RT-PCR方法检测了263K感染的仓鼠和CJD患者、FFI患者脑组织中MAP2转录水平,结果显示MAP2转录水平与正常对照相比显著降低；4.利用人工合成的PrP106-126肽段处理SK-N-SH细胞,构建细胞模型模拟朊病毒的生物学毒性,并利用免疫印迹,免疫荧光等方法检测了PrP106-126处理后细胞MAP2及微管、微管蛋白的变化,发现细胞MAP2表达量降低,微管结构受到损伤；5.检测PrP106-126肽段处理的SK-N-SH细胞,Prion毒株263K感染终末期以及感染不同天数的叙利亚仓鼠脑组织中钙调蛋白酶的表达差异,发现PrP106-126肽段处理的SK-N-SH细胞以及263K感染的叙利亚仓鼠脑组织中钙调蛋白酶表达量均增高,并且随着感染天数延长呈现不断增加的趋势；6.利用钙调蛋白酶抑制剂ALLN和PrP106-126肽段同时处理SK-N-SH细胞,发现ALLN不仅能够部分抑制PrP106-126的毒性,而且在一定程度上能够抑制MAP2的降低。总之,我们利用免疫印迹,免疫组化等实验方法证明了Prion毒株263K感染的叙利亚仓鼠脑组织以及CJD患者和FFI患者脑组织中MAP2表达量明显降低,并且呈现随感染时间延长不断降低的趋势。进一步的实验表明钙调蛋白酶的增加可能是导致MAP2表达量降低的原因,而ALLN能够在一定程度上抑制PrP106-126毒性和MAP2降低的实验结果则验证了这一推测。