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泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)是细胞内蛋白质降解的主要体系之一,主要由泛素活化酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3、去泛素化酶和蛋白酶体等组成。泛素-蛋白酶体系统在突触的可塑性、轴突的生长、突触数量和大小以及树突棘的形成过程中都发挥着重要的作用,并且泛素-蛋白酶体系统异常与帕金森氏症和阿尔茨海默病等神经系统疾病的发病相关。本实验在小鼠脑神经瘤细胞系(Neuro-2a,N2a)和昆明小鼠(Mus musculus,Km)水平探究了抑制蛋白酶体活性对神经元形态和小鼠的空间认知能力的影响及其相关机制。第一部分:不同浓度梯度的蛋白酶体抑制剂MG132处理N2a细胞24小时后,分别用相差显微镜和免疫荧光技术观察细胞基本形态和突起长度的变化,用免疫印迹技术检测细胞内与突触形成和突触可塑性有关的转录因子环磷腺苷反应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein。CREB)含量和活性以及突触后致密区蛋白95(postsynaptic density-95,PSD-95)含量的变化,而后用免疫印迹技术检测微管相关蛋白tau的磷酸化修饰和微管结合功能的变化。结果发现:(1)蛋白酶体抑制剂MG132处理N2a细胞24小时后,细胞突起长度缩短,突起数量减少；(2)MG132处理细胞24小时后CREB、磷酸化的CREB(p-CREB)和PSD-95含量降低；(3)MG132抑制蛋白酶体活性导致tau蛋白总量增加,tau-Ser396、Ser262、Ser195／198／199／202、Thr231和Thr205等位点过度磷酸化修饰,且tau蛋白微管结合功能下降。第二部分:鉴于以上细胞水平的研究结果,我们进一步以成年昆明小鼠为研究对象,侧脑室定位注射MG132抑制脑内蛋白酶体活性24小时后,利用水迷宫检测小鼠的空间认知能力,高尔基染色检测神经元突起的长度,免疫印迹检测神经细胞内CREB活性和PSD-95含量以及tau蛋白磷酸化修饰的变化。结果发现:(1)25μM和50μM的MG132导致小鼠的逃避潜伏期和搜索路径明显延长,在平台所在象限的停留时间显著缩短。表明抑制蛋白酶体活性损伤了小鼠的空间认知能力；(2)抑制蛋白酶体活性导致脑内神经元突起数量减少和长度变短,同时神经细胞内CREB活性和PSD-95含量降低；(3)蛋白酶体活性抑制并未影响脑内总体tau蛋白的含量,但是导致了tau-Ser396、Ser262、Ser195／198／199／202、Thr231和Thr205位点的异常过度磷酸化修饰。以上结果表明蛋白酶体活性抑制将导致小鼠空间认知功能障碍,而蛋白酶体活性抑制引起的神经元突起缩短、CREB活性下降、PSD-95含量降低和tau蛋白的异常过度磷酸化修饰可能是其空间认知功能障碍的因为。