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目的:体外探讨β淀粉样前体蛋白羧基端肽(APPC31)在阿尔茨海默病(Azleimer’s disease, AD)中的毒性作用及机制,为进一步探讨AD的发病机制和治疗方法提供理论基础和实验依据。
方法:采用分子克隆实验方法构建pIRES2-EGFP-APPC31 、pEGFP-C2-APP△C31 真核过表达质粒。采用脂质体法分别将过表达的空载体质粒、野生型APP695 质粒、APP(D664A)质粒、APP 氨基端长肽(APP△C31)质粒和APPC31 质粒瞬时转染Neuro2a 细胞。采用细胞免疫荧光方法验证质粒成功转入细胞并表达目的蛋白。采用四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法观察质粒APPC31 转染入Neuro2a 细胞48h 后的细胞活力,和不同浓度的β淀粉样蛋白(Aβ42)作用24h 后的Neuro2a 细胞活力,以及转染各组质粒24h 后与Aβ42(10μM)共孵育24h 的Neuro2a 细胞活力。通过DAPI 核染色观察细胞核形态,与空载体转染细胞组对照,观察Aβ42 处理下APPC31 的致细胞毒性作用。通过Western blotting 方法,检测Aβ42(10μM)作用Neuro2a 后Tau 蛋白磷酸化水平,及质粒APPC31转染入Neuro2a 细胞36h 后和瞬时转染各组质粒后24h 与Aβ42共孵育12h时的Tau 蛋白磷酸化水平变化。用GSK3β抑制剂LiCl 分别处理转染野生型APP695 质粒及APPC31 质粒的细胞,与Aβ42(10μM)共孵育12h 后,采用Western blotting 方法检测其Tau 蛋白磷酸化水平的变化。
结果:在未与Aβ42 共孵育时,空载体质粒转染组和APPC31 质粒转染组Neuro2a 细胞的活力无明显差异(P>0.05);在Aβ42(10μM)共孵育条件下,无转染组、空载体质粒组、野生型APP695 质粒组、APP(D664A)质粒组和APPC31 质粒组Neuro2a 细胞活力与空载体质粒组对比,野生型APP695 质粒组及APPC31 质粒组细胞活力明显下降(P<0.05),且细胞核呈现明显浓缩、染色加深改变。Aβ42 所致Tau 蛋白在Ser396、199 位点的磷酸化呈时间依赖性,在12h 时磷酸化水平最高;
Aβ42 致APP、APPC31 过表达细胞中Tau 蛋白在Ser396 位点的磷酸化水平显著升高(P<0.05)同时这种磷酸化水平被GSK-3β抑制剂LiCl 显著抑制(P<0.05),提示在野生型APP 及APPC31 过表达的Neuro2a 细胞中,GSK-3β参与了APPC31 增强的Tau 蛋白在Ser396 位点磷酸化水平的升高。
结论:体外Neuro2a 细胞研究中,单独过表达一定水平的APPC31并不具有细胞毒性;但此短肽可增强Aβ42 的致细胞毒性作用。且此短肽可通过增强GSK-3β诱导的Tau 蛋白在Ser396 位点磷酸化水平来增强Aβ42 的细胞毒性作用。为进一步明确其发病机制提供了一定的理论基础和实验依据。