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阿尔兹海默症(Alzheimer’s diease,AD)是一种发病率逐年升高的神经退行性疾病。AD患者常表现出海马和皮层等脑区的萎缩,神经纤维的缠结,神经元的大量死亡和认知功能的障碍。家族性阿尔兹海默症(FamilialAlzheimer’s disease,FAD)被认为与APP、PSEN1和PSEN2的基因突变密切相关。因此,研究PSEN1和PSEN2基因如何导致FAD病症的致病机制,有助于为治疗AD提供新的思路和启发。已有研究表明将α7烟碱型乙酰胆碱受体(Alpha-nicotinic acetylcholine receptors,α7nAChRs)作为目标靶点进行干预,可以显著改善AD动物模型的一系列AD样病症,但是其具体机制尚未阐明。本文利用Presenilin-1和Presenilin-2条件性双基因敲除小鼠(Presenilin1/2 conditional double knockout mice,cDKO mice)作为研究对象,通过分子生物学技术和行为学技术,不仅研究了 PSEN1和PSEN2双基因敲除对小鼠神经元凋亡水平和学习与记忆的影响,而且探究了α7nAChRs特异性激动剂PHA-543613,能否改善cDKO小鼠学习与记忆能力,能否逆转cDKO小鼠神经元凋亡水平,并且进一步深入分析了其分子机制。本文主要研究结果如下:1 PSEN1和PSEN2双基因敲除抑制小鼠海马脑区γ分泌酶的活性1)Western blotting检测结果表明,6月龄cDKO小鼠海马脑区PS1-CTF的表达水平显著降低。2)Elisa检测结果表明,6月龄cDKO小鼠海马脑区Ap1-42含量显著降低,说明6月龄cDKO小鼠海马脑区Y分泌酶的活性受到抑制。2 PSEN1和PSEN2双基因敲除提高小鼠海马脑区神经元凋亡水平1)6月龄cDKO小鼠海马脑区caspase-3蛋白的表达水平显著升高,说明6月龄cDKO小鼠海马脑区神经元凋亡水平升高。2)6月龄cDKO小鼠海马脑区PI3K/AKT/Gsk-3信号通路相关蛋白表达水平显著降低,说明发挥神经元保护性作用的PI3K/AKT/Gsk-3信号通路的活性受到抑制,提示了这可能是导致cDKO小鼠神经元凋亡水平升高的分子机制之一。3 PSEN1和PSEN2双基因敲除损伤了小鼠海马脑区依赖的学习和记忆能力1)水迷宫任务检测结果表明,6月龄cDKO小鼠空间参考记忆显著受损。2)被动回避任务检测结果表明,6月龄cDKO小鼠厌恶性场景恐惧记忆显著受损。4 PHA-543613显著逆转cDKO小鼠神经元凋亡水平1)PHA-543613显著逆转了6月龄cDKO小鼠海马脑区caspase-3蛋白表达水平的升高,说明PHA-543613逆转了 cDKO小鼠海马脑区神经元凋亡水平的升高。2)PHA-543613显著逆转了6月龄cDKO小鼠PI3K/AKT/Gsk-3信号通路中相关蛋白表达水平的降低,即逆转了发挥神经元保护性作用的PI3K/AKT/Gsk-3信号通路在cDKO小鼠海马脑区中活性的抑制,从而逆转了 cDKO小鼠的神经元凋亡水平的升高。5 PHA-543613显著改善cDKO小鼠海马脑区依赖的学习和记忆能力1)水迷宫任务检测结果表明,PHA-543613能逆转6月龄cDKO小鼠空间参考记忆的受损。2)被动回避任务检测结果表明,PHA-543613能逆转6月龄cDKO小鼠厌恶性场景恐惧记忆的受损。3)Western blotting检测结果表明,PHA-543613能逆转6月龄cDKO小鼠海马脑区与突触可塑性和记忆相关的GluN2B、GluN2A、GluA1和GluA2膜蛋白表达水平的降低,提示这可能是PHA-543613改善cDKO小鼠学习和记忆能力的分子机制之一。综上所述,PSEN1和PSEN2双基因敲除造成小鼠神经元大量死亡和认知功能受损,可能是因为cDKO小鼠Y分泌酶功能受损导致其Aβ1-42含量的减少,Aβ1-42含量的减少可能通过减弱了 α7nAChRs的功能,一方面使得细胞内发挥神经元保护性作用的PI3K信号通路的活性受到抑制,另一方面使得突触膜上与α7nAChRs具有相互作用的NMDAR和AMPAR的含量降低,从而导致cDKO小鼠记忆受损。PHA-543613处理增强cDKO小鼠α7nAChRs的功能,一方面通过逆转PI3K信号通路活性的抑制,降低cDKO小鼠神经元凋亡水平;另一方面通过增加cDKO小鼠膜上与突触可塑性和记忆相关的GluN2B、GluN2A、GluA1和GluA2受体的含量,从而使得cDKO小鼠空间参考记忆和厌恶性场景恐惧记忆的受损得到逆转。以上的实验结果不仅为cDKO小鼠AD样表型的分子机制提供了新的实验证据,而且为治疗AD患者的认知功能障碍提供了新的启示。