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延迟整流钾离子通道(delayedrectifierpotassiumcurrent,Iκ)功能异常与阿尔茨海默病(AlzheimersDisease,AD)病理生理过程密切相关。Talatisamine是新型选择性Iκ通道阻滞剂,它对神经元Iκ通道(主要由Kv2.1亚基组成)的阻滞活性比经典阻滞剂四乙胺强约20倍。本课题主要开展以下三方面工作:1)探讨Kv2.1通道与AD最具毒性的病理因子Aβ寡聚体的细胞毒性作用关系;2)研究Talatisamine对Iκ/Kv2.1钾离子通道选择性阻滞的电生理特性及Kv2.1通道新型阻滞剂的虚拟筛选;3)阐明Talatisamine对Aβ寡聚体致神经毒作用的调控机制。 本课题采用分子克隆技术在HEK293细胞上稳定表达Kv2.1通道亚型;应用全细胞膜片钳技术检测Kv2.1钾电流,并记录稳态激活和失活曲线;应用CCK8检测细胞存活率;Real-timePCR方法检测Aβ寡聚体对神经元Kv2.1通道基因表达的影响;通过同源建模方法获得Kv2.1通道模型,以Kv2.1和Talatisamine相互作用模式建立药效团模型,对SPECS数据库进行虚拟筛选;高内涵技术检测线粒体膜电位和细胞膜通透性变化;WesternBlot技术检测神经元凋亡指Bcl-2,Bax的表达变化,以及p38MAPK途径的活化;Caspase-Gloassay试剂盒检测活化的Caspase3和Caspase9的变化。 研究结果表明:1.Aβ寡聚体可以上调神经元Kv2.1通道亚型mRNA表达水平;与野生型HEK293细胞相比,Aβ寡聚体使转染Kv2.1钾通道后的HEK293细胞存活率显著降低;Aβ寡聚体可以显著增加Kv2.1/HEK293细胞的Kv2.1钾离子电流密度,并使Kv2.1钾离子通道的激活曲线向超极化方向移动2.8mV,但是对通道的半数失活电压没有显著影响;2.Talatisamine剂量依赖性抑制克隆Kv2.1钾通道(IC50=210.7μM);Talatisamine可以显著抑制由Aβ寡聚体导致的Kv2.1钾离子电流的增加,Talatisamine可以使Aβ寡聚体损伤Kv2.1/HEK293细胞后Kv2.1钾离子通道的激活曲线向右移动3.7mV,而使其失活曲线向左移动12.4mV;进一步基于Kv2.1通道与Talatisamine互作的化学生物学信息,虚拟筛选得到两个小分子化合物;3.Talatisamine可以显著减弱Aβ寡聚体神经细胞毒作用,对抗Aβ寡聚体使神经元存活率显著降低,线粒体膜电位显著下降,细胞膜通透性增加等,同时Talatisamine可以显著抑制Aβ寡聚体引起的神经元Iκ电流密度增加;Talatisamine可以显著抑制由寡聚体诱导的Bcl-2表达的减少,BAX表达的增加以及活化Caspase3和Caspase9的增加;虽然Aβ寡聚体可以激活p38和ERK信号通路,而Talatisamine主要抑制Aβ寡聚体处理神经元后p38的磷酸化。 本研究首次发现Kv2.1通道在Aβ寡聚体所致神经毒性中起重要作用,为Kv2.1通道作为潜在靶点治疗AD提供了科学依据;Talatisamine可通过选择性抑制Kv2.1通道和相关信号通路,干预Aβ寡聚体所致神经毒作用,有望成为治疗AD的结构新型的先导化合物。