微管相关蛋白tau在动物死亡后被快速去磷酸化

tau蛋白是神经细胞中主要的微管相关蛋白, 它的异常过度磷酸化被认为是阿尔茨海默病 (AD) 致病过程中的关键因素. 由于法律、社会、家庭等诸多因素使得获取的人脑组织标本常常在死亡后2~3 h以上,因此了解死亡不同时间后tau蛋白磷酸化的改变,对研究tau蛋白的功能及在AD致病过程中作用显得十分重要. 用位点特异的、磷酸化依赖的抗tau蛋白抗体检测正常大鼠脑中tau蛋白磷酸化程度及死亡后其磷酸化的变化情况,再用非同位素的点印迹技术测定鼠脑中tau蛋白激酶、磷酸酶在不同温度下的活性. 结果发现,正常鼠脑中tau蛋白除了Ser262,Ser409,Ser422外,在Thr181,Ser199,Ser202,Thr205,Thr212,Ser214,Thr217,Ser396和Ser404存在不同程度的磷酸化,并且在死亡后3 h,出现tau的多位点的去磷酸化及tau蛋白迁移加快,6 h后更为明显,但tau蛋白水平即使在大鼠死亡后6 h,仍未见有明显的改变. 用点印迹测定蛋白激酶和磷酸酶活性结果显示,tau蛋白激酶、磷酸酶活性均有温度依赖性降低,在25℃时激酶活性降低远大于磷酸酶活性的降低,tau蛋白在死亡后的快速去磷酸化与相对高的磷酸酶作用有关.     

1型糖尿病葡萄糖代谢与胰岛素信号传导途径异常导致大鼠海马Alzheimer样tau蛋白过度磷酸化修饰

Tau蛋白过度磷酸化是Alzheimer病(Alzheimer disease, AD)的一个重要病理特征.采用 I 型糖尿病大鼠模型,研究胰岛素信号传导途径及葡萄糖代谢失调对tau蛋白过度磷酸化的形成机制进行探讨.以同龄Wistar大鼠做对照（CTL）,胰腺大部分切除造低胰岛素组（PX）,STZ较大剂量一次性注射造1型糖尿病模型即低胰岛素高血糖组（T1DM）.葡萄糖氧化酶法检测血浆血糖,放免法检测血浆胰岛素,蛋白质印迹分析海马内总tau蛋白及tau蛋白上部分位点（Ser199、Thr212、Ser214、Ser396及Ser422）的磷酸化及神经细胞膜上葡萄糖转运子3（Glucose transport 3,GLUT3）水平.γ-32P-ATP和特异性底物肽检测海马内胰岛素信号传导系统中的关键酶糖原合成酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）活性.发现3组大鼠海马回总tau蛋白水平无显著差异,但以高血糖、低胰岛素血症为特征的T1DM组在tau蛋白Ser199、Thr212、Ser214、Ser396及Ser422位点上,呈现过度磷酸化状态,以低胰岛素血症为特征而血糖正常的PX组在位点Ser199、Thr212及Ser396上磷酸化程度比CTL组显著上升, 在位点Ser214及 Ser422上的磷酸化程度的改变不显著;T1DM及PX组大鼠海马 GSK-3β活性显著高于CTL组, 而GLUT3水平在T1DM和PX组均降低, 尤以T1DM组降低更显著.研究结果显示,胰岛素水平低下可能通过激活GSK-3β和下调细胞内葡萄糖代谢的双重作用引起脑内tau蛋白过度磷酸化.     

糖元合成酶激酶3β对微管相关蛋白tau的磷酸化作用

tau蛋白是中枢神经系统中重要的微管相关蛋白,其功能受磷酸化调节.异常过度磷酸化的tau蛋白是阿尔茨海默病患者脑中神经纤维缠结的主要组成部分.糖元合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)是重要的tau蛋白激酶之一,它虽可催化tau蛋白多个位点的磷酸化,但对不同位点,其催化效率不同.通过位点特异性、磷酸化依赖的tau蛋白抗体,用免疫印迹技术,检测GSK-3β对tau蛋白位点特异性的磷酸化作用及动力学.用双倒数作图,计算GSK-3β催化tau磷酸化以及各个位点磷酸化的Km值,并结合培养细胞中的实验,研究GSK-3β对tau蛋白磷酸化作用的位点特异性.结果显示,GSK-3β催化tau蛋白多个位点的磷酸化,其中包括Thr181、Ser199、Ser202、Thr205、Thr212、Thr217、Thr231、Ser396和Ser404,对不同的位点磷酸化作用,其Km值不同,GSK-3β对Ser396的Km值最低,即对Ser396位点的亲和性最高,催化其磷酸化的能力最强.在培养的细胞中,也显示了GSK-3β的表达引起Ser396位点的磷酸化最明显.     

主动脉弓缩窄诱导大鼠心肌肥大Raf/MEK/ERK通路的变化

目的:通过观察心肌肥大大鼠加速纤维肉瘤/丝裂素活化蛋白激酶激酶/胞外信号调节蛋白激酶(Raf/MEK/ERK)通路关键因子的基因和蛋白表达及蛋白磷酸化修饰水平上的变化,了解Raf/MEK/ERK通路在心肌肥大调控中的作用。方法: 20只SD大鼠随机分为假手术组和模型组,通过主动脉弓缩窄(TAC)法建立心肌肥大模型,12周后颌下静脉取血分离血清,检测氨基末端脑钠肽前体(NT-proBNP)含量,之后进行超声心动图测定和麻醉下的血流动力学测定,收集心肌标本,观察心肌组织的病理学改变,检测心肌组织Raf/MEK/ERK通路的关键因子基因、蛋白表达水平及蛋白磷酸化水平的变化。结果:与假手术组比较,TAC模型组大鼠超声心动图的左室舒张末期室间隔厚度(IVSd)、左室收缩末期室间隔厚度(IVSs)、左室后壁舒张末期厚度(LVPWd)、左室后壁收缩末期厚度(LVPWs)显著增厚(P＜0.05,P＜0.01),左室收缩末期内径(LVIDs)显著减小(P＜0.01),左心室质量(LV Mass)、左心系数LW(LV Mass/Weight)比值显著增加(P＜0.05,P＜0.01);大鼠心率(HR)、左心室最大收缩速率(+dp/dtmax)、左心室最大舒张速率(-dp/dtmax) 均显著降低(P＜0.01),血清中NT-pro BNP含量显著增加(P＜ 0.01);心肌细胞排列杂乱,心肌细胞肥大、胞质明显增多,炎症细胞浸润,出现大量胶原纤维沉积,大面积心肌细胞呈现蓝色;大鼠心肌组织中c-Raf在Ser259和Ser338上的磷酸化蛋白phospho-c-Raf (Ser259)和phospho-c-Raf (Ser338) 表达水平显著升高(P＜0.01),其下游MEK1/2、ERK1/2的磷酸化蛋白phospho-MEK1/2(Ser217/Ser221)和phospho-ERK1/2 (Thr202/Tyr204)表达水平也显著增高(P＜0.01)。结论: Raf/MEK/ERK通路在心肌肥大中的调控作用,可能通过激活关键因子c-Raf、MEK1、MEK2、ERK1和ERK2特异性位点的磷酸化实现的。     

小檗碱对血管性认知功能障碍模型大鼠学习记忆能力的影响*

目的:观察小檗碱(berberine)对血管性认知功能障碍(VCI)大鼠学习记忆的影响。 方法:68只Wistar大鼠随机分为:正常组10只、 假手术组10只、造模组48只。造模组大鼠行双侧颈动脉结扎术制备血管性认知功能障碍模型,造模后大鼠又随机分为血管性认知功能障模型组、小檗碱低剂量(20 mg/kg)组、中剂量(40 mg/kg)组和高剂量(60 mg/kg)组(每组大鼠10只)。治疗组腹腔注射不同剂量的小檗碱,其余组腹腔注射生理盐水,每天1次,共34 d。给药28 d后,Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力;水迷宫实验后,检测超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)以及前脑皮层TNF-α、IL-1β、5-HT的含量与单胺氧化酶(MAO)的含量。 结果:与假手术组比较,模型组大鼠逃避潜伏期显著延长(P＜0.01),通过平台次数显著减少(P＜0.01),海马或前脑皮层SOD、GSH和5-HT水平明显降低(P＜0.01),MDA、TNF-α、IL-1β和MAO水平明显升高(P＜0.01);与模型组相比,小檗碱各治疗组逃避潜伏期显著缩短(P＜0.01,P＜0.05),通过平台的次数显著增加(P＜0.01,P＜0.05),海马或前脑皮层SOD、GSH 和5-HT水平明显升高(P＜0.01),MDA、TNF-α、IL-1β和MAO水平明显降低(P＜0.01)。结论:小檗碱显著提高血管性认知功能障碍模型大鼠的空间学习记忆能力,其机制可能与小檗碱调节大鼠的海马抗氧化应激、抗炎性反应和前脑皮层单胺类神经递质系统的作用有关。小檗碱60 mg/kg组作用较好。     

Ⅱ型糖尿病大鼠海马Alzheimer病样Tau蛋白过度磷酸化修饰及机制探讨

Tau蛋白过度磷酸化是Alzheimer病 (Alzheimer′s disease, AD) 的一个重要特征.本研究检测了Ⅱ型糖尿病大鼠海马tau蛋白磷酸化水平,对其形成机制进行探讨. 以同龄正常Wistar大鼠作为对照,高脂高蛋白高糖饮食加小剂量链脲佐菌素（streptozotocin,STZ）注射诱导造Ⅱ型糖尿病模型（T2DM组）.放免法检测血浆胰岛素;葡萄糖氧化酶法检测血浆葡萄糖;蛋白质印迹技术检测各组大鼠海马内总tau蛋白、tau蛋白上部分位点磷酸化、神经细胞膜上胰岛素受体及葡萄糖转运子3（glucose transport 3,GLUT3）水平;表面等离子共振技术（surface plasmon resonance, SPR）检测细胞膜上胰岛素受体与血浆胰岛素结合力;γ32-P标记的ATP和特异性底物肽检测海马内胰岛素信号传导系统中的关键酶糖原合酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）活性.结果显示,T2DM组血浆血糖、血浆胰岛素及运用HOMA-IR公式计算的胰岛素抵抗指数显著高于对照组.蛋白质印迹结果显示两组大鼠海马回总tau蛋白水平无差异;T2DM组中tau蛋白在Ser199、Thr212、Ser214、Thr217、Ser396及Ser422位点上的磷酸化水平均显著高于对照组;T2DM组海马神经细胞膜上胰岛素受体水平及与胰岛素结合的功能均显著低于对照组;GSK-3β活性检测结果显示,T2DM组大鼠模型海马回中GSK-3β活性明显增高.研究结果表明,Ⅱ型糖尿病中由于胰岛素抵抗导致GSK-3β激活从而出现AD样tau蛋白的过度磷酸化,葡萄糖代谢紊乱也可能在tau蛋白的过度磷酸化起一定作用.     

反复饥饿对大鼠空间学习及海马神经元骨架蛋白磷酸化的影响

为了进一步研究饥饿处理对大鼠空间学习、记忆的影响,通过饥饿2 d、恢复喂食3 d的方法,连续60 d,用Morris水迷宫检测大鼠的空间学习能力.免疫印迹检测神经元骨架蛋白—tau蛋白和神经细丝(Neurofilament,NF)磷酸化水平与分布变化,以及骨架蛋白磷酸化调节的关键酯酶磷酸酯酶PP-2A催化亚单位蛋白水平与分布.反复饥饿的大鼠空间学习能力明显差于对照组(P0.05),tau蛋白在Ser199/202位点和Ser396/404位点发生了过度磷酸化(P0.05),NF磷酸化水平无明显改变,PP-2A的催化亚单位蛋白水平下调(P0.05).反复饥饿可以引起大鼠出现空间学习记忆障碍,下调PP-2A催化亚单位蛋白水平,PP-2A活性抑制及tau蛋白发生过度磷酸化.     

高糖诱导的大鼠原代心肌细胞损伤对程序性坏死的影响及其机制*

目的: 探讨程序性坏死在高糖诱导的大鼠原代心肌细胞损伤中的变化及可能机制。方法: 原代大鼠心肌细胞随机分为4组(n=9):正常对照组(Control,5.5 mmol/L葡萄糖培养心肌细胞48 h)、高糖组(HG,30 mmol/L葡萄糖培养心肌细胞48 h)、HG+Nec-1(30 mmol/L葡萄糖+100 μmol/L程序性坏死关键蛋白RIP1抑制剂Nec-1共同培养心肌细胞48 h)组、高渗组(HPG,5.5 mmol/L葡萄糖+24.5 mmol/L甘露醇共同培养心肌细胞48 h)。MTT法检测各组心肌细胞活力,DHE荧光染色检测细胞氧化应激水平,ELISA法检测心肌细胞TNF-α、IL-6及IL-1β水平,Real-time PCR和Western blot分别检测各组程序性坏死关键蛋白RIP1、RIP3、MLKL mRNA和蛋白水平的表达情况。结果: 与Control组相比,HG组心肌细胞活力明显降低(P＜0.01),氧化应激水平明显增高(P＜0.01),TNF-α、IL-6及IL-1β水平升高明显(P＜0.01),RIP1、RIP3、MLKL mRNA及蛋白水平表达均明显升高(P＜0.05);与HG组相比,HG+Nec-1组心肌细胞活力明显升高(P＜0.01),氧化应激水平明显下降(P＜0.01),TNF-α、IL-6及 IL-1β水平明显降低(P＜0.01), RIP1、RIP3、MLKL mRNA及蛋白水平表达均下降(P＜0.05)。结论: 高糖诱导的原代大鼠心肌细胞损伤可引起程序性坏死的发生;抑制程序性坏死可减轻细胞损伤的机制,可能与抑制氧化应激、减轻炎症反应有关。     

糖尿病大鼠脑GSK-3与PP-2A失调诱导tau蛋白过度磷酸化

探讨胰岛素缺乏的糖尿病大鼠皮层糖原合酶激酶-3(GSK-3)及蛋白磷酯酶-2A(PP-2A)变化及其对tau蛋白磷酸化的作用.用链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)建立胰岛素缺乏的糖尿病大鼠模型,用放射性配体结合实验检测了GSK-3和PP-2A的活性,蛋白质印迹检测了tau蛋白的磷酸化水平及PP-2A的表达.结果提示:在糖尿病大鼠皮层,GSK-3活性升高,PP-2A活性及表达降低,tau蛋白在Ser198/Ser199/Ser202和Ser396/Ser404位点磷酸化.应用GSK-3的选择性抑制剂Li2CO3后,GSK-3活性降低,PP-2A活性及表达恢复,tau蛋白在Ser198/Ser199/Ser202和Ser396/Ser404位点磷酸化水平降低.研究提示:糖尿病大鼠皮层GSK-3升高可能抑制PP-2A的活性,升高的GSK-3和降低的PP-2A协同促进tau蛋白的磷酸化.     

Deoxygedunin对D-半乳糖联合AlCl3诱导大鼠阿尔茨海默病病理性改变的影响

目的：观察Deoxygedunin对D-半乳糖联合AlCl₃诱导的阿尔茨海默病模型大鼠Aβ沉积、学习记忆和氧化应激的影响及其可能机制。方法：健康成年雄性SD大鼠随机分为3组（n=12）：对照组（Control）、模型组（AD）和干预组（AD+Deo）。Morris水迷宫实验检测大鼠学习记忆和认知功能;采用酶联免疫吸附法（ELISA）检测大鼠海马组织匀浆中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）含量;免疫组织化学检测大鼠大脑皮层tau蛋白表达情况;Western blot实验用于检测TrkB信号通路上ERK1、AKT和TrkB蛋白的表达。结果：水迷宫结果显示,与对照组相比,D-半乳糖联合AlCl₃诱导的大鼠逃避潜伏期显著增加（P<0.05）。Deoxygedunin可逆转模型组逃避潜伏期的增加（P<0.05）。在去除平台的第7日,与对照组和干预组相比,模型组大鼠表现出逃避潜伏期增加（P<0.01）,穿越平台次数较少（P<0.05）;免疫组织化学和ELISA实验结果显示,与对照组相比,模型组Aβ、tau蛋白表达显著增加（P<0.01）,SOD、GSH-Px活性显著降低,MDA含量明显升高。与模型组相比,Deoxygedunin可逆转模型组Aβ、tau蛋白表达的增多（P<0.01）,SOD、GSH-Px活性显著降低（P<0.05）,MDA含量明显升高（P<0.05）;Western blot结果显示,Deoxygedunin干预可逆转模型组海马TrkB、AKT和ERK1的磷酸化水平的降低。结论：Deoxygedunin可通过激活TrkB信号转导通路显著逆转Aβ沉积,氧化应激和认知缺陷,提示Deoxygedunin可能作为减轻D-半乳糖联合AlCl₃诱导AD样病理功能障碍潜在的治疗备选药物。     

PKA modulates GSK-3beta- and cdk5-catalyzed phosphorylation of tau in site- and kinase-specific manners

Phosphorylation of tau protein is regulated by several kinases, especially glycogen synthase kinase 3beta (GSK-3beta), cyclin-dependent protein kinase 5 (cdk5) and cAMP-dependent protein kinase (PKA). Phosphorylation of tau by PKA primes it for phosphorylation by GSK-3beta, but the site-specific modulation of GSK-3beta-catalyzed tau phosphorylation by the prephosphorylation has not been well investigated. Here, we found that prephosphorylation by PKA promotes GSK-3beta-catalyzed tau phosphorylation at Thr181, Ser199, Ser202, Thr205, Thr217, Thr231, Ser396 and Ser422, but inhibits its phosphorylation at Thr212 and Ser404. In contrast, the prephosphorylation had no significant effect on its subsequent phosphorylation by cdk5 at Thr181, Ser199, Thr205, Thr231 and Ser422; inhibited it at Ser202, Thr212, Thr217 and Ser404; and slightly promoted it at Ser396. These studies reveal the nature of the inter-regulation of tau phosphorylation by the three major tau kinases.     

姜黄素及其类似物J7对2型糖尿病大鼠睾丸氧化应激损伤的干预作用*

目的: 研究姜黄素(CUR)及其类似物J7对糖尿病大鼠睾丸氧化应激损伤的干预作用。方法: 60只SD大鼠随机分组,其中10只作为正常(NC)组,余50只通过高脂饮食和腹腔注射链脲佐菌素诱导建立糖尿病大鼠模型,造模成功后将其再分为4组:糖尿病(DM,n=12)组、姜黄素治疗(CUR,n=10)组、J7高剂量治疗(J+,n=10)组、J7低剂量治疗(J-,n=10)组。CUR组大鼠每天予以姜黄素20 mg/kg灌胃治疗,J+及J-组分别予以J7 20 mg/kg、10 mg/kg灌胃治疗,8周后处死大鼠,测量各组大鼠体重、空腹血糖,羟胺法和硫代巴比妥酸法分别检测超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,Western blot法检测tNrf2、pNrf2、CAT、NQO1蛋白表达水平,qRT-PCR检测CAT、NQO1、HO1 mRNA表达水平,光镜下观察大鼠睾丸形态学改变,免疫组化检测Nrf2及CAT蛋白表达情况。结果: DM组血糖、MDA水平升高(P＜0.05),体重、SOD活性、pNrf2/tNrf2、CAT、NQO1蛋白及CAT、NQO1、HO1 mRNA水平均有下降(P＜0.05);光镜下见睾丸各级生精细胞减少、排列紊乱;免疫组化显示Nrf2蛋白核周表达量下降,CAT蛋白表达水平降低。经姜黄素及J7治疗后,三个治疗组的MDA水平均下降(P＜0.05),SOD活性、pNrf2/tNrf2、CAT、NQO1蛋白及NQO1、HO1 mRNA水平均上升(P＜0.05),J+及J-组血糖显著下降(P＜0.05),J+组CAT mRNA水平显著上升(P＜0.05);J+组pNrf2/tNrf2比值明显高于CUR组及J-组(P＜0.05),J+组CAT蛋白水平也明显高于J-组(P＜0.05),其余指标在三个治疗组间不具有显著性差异。光镜下见三个治疗组睾丸形态学病变减轻;免疫组化显示Nrf2蛋白核周表达量上升,CAT蛋白表达水平升高。提示高剂量J7抗糖尿病大鼠睾丸的氧化应激损伤的能力较强。结论: 姜黄素及J7可在一定程度上对抗糖尿病大鼠睾丸的氧化应激损伤,其机制可能与Nrf2-ARE信号通路的激活相关。     

模拟高原低压低氧环境对大鼠心脏结构和功能影响*

目的: 探讨模拟海拔7 000 m低压低氧环境对大鼠心脏结构和功能的影响。方法: 96只雄性SD大鼠随机分为常压常氧对照组(对照组)和高原低压低氧组(低氧组)。低氧组大鼠放置于大型多因素复合环境模拟实验舱内,模拟海拔7 000 m高原环境饲养。实验舱运行时间23 h/d,控制昼夜比大约12 h∶12 h;对照组置于相同条件的常压常氧环境下饲养。低氧组又根据低氧时间不同分为3 d组、7 d组、14 d组和28 d组,同时设置与各低氧组相对应的对照组,每组均12只大鼠。应用超声心动图、心电图、血常规、血生化综合评价高原低压低氧环境下大鼠心脏结构和功能变化,心肌组织HE染色分析心肌组织病理变化。结果: 与相同时间点对照组比较①随着低压低氧暴露时间延长,大鼠体质量增长明显缓慢,动脉血氧饱和度14 d和28 d显著降低(P＜0.05)。②低氧组大鼠左心室舒张末期前壁厚度(LVAWD)及左心室舒张末期后壁厚度(LVPWD)于28 d时显著升高(P＜0.05)。舒张末期左心室腔直径(LVIDD)及收缩末期左心室腔直径(LVIDS)于28 d时明显降低(P＜0.05,P＜0.01)。左心室射血分数(EF%)、左室短轴缩短率(FS%)、肺静脉血流峰值速度(PV peak velocity)及肺静脉血流峰梯度(PV peak gradient)于低氧7 d 下降明显(P＜0.05,P＜0.01),低氧14 d 及低氧28 d 恢复。③低氧组大鼠心电图QRS间期与QT间期在14 d 及28 d 显著延长(P＜0.05,P＜0.01)。ST段3 d和7 d显著压低(P＜0.05,P＜0.01)。R波振幅于 7 d、14 d 及28 d 显著降低(P＜0.05,P＜0.01)。④低氧各组大鼠红细胞计数(RBC)、血红蛋白(HGB)、红细胞分布宽度(RDW)均明显升高(P＜0.01)。血小板计数(PLT)于14 d 及28 d 明显下降(P＜0.01)。血肌酐(CR)于14 d及28 d显著升高(P＜0.05)。⑤心肌病理提示,低氧3 d 和7 d 可见心肌水肿、肌浆凝聚,横纹不清,灶状变性和坏死伴炎性细胞浸润。低氧14 d 和28 d 心肌组织炎症性病理损伤逐渐减少。心肌细胞逐渐肥大,成纤维细胞逐渐增生。心肌间质胶原纤维逐渐增多等心肌代偿修复性病理变化显著。结论: 暴露于模拟海拔7 000 m低压低氧环境下3 d大鼠心功能明显降低,7 d最为显著。     

6周不同强度间歇性运动对肥胖大鼠体成分的影响*

目的:探讨不同强度间歇性运动对肥胖大鼠身体机能影响,为肥胖症的防治提供依据。方法:80只SD大鼠随机分成普通膳食组(n=20)和高脂膳食组(n=60),适应性喂养8周后,筛选普通膳食大鼠8只和高脂膳食肥胖大鼠32只,用于后续实验。将实验大鼠随机分为5组(n=8):普通对照组(CS),普通饲料喂养,不做任何运动;高脂安静组(HS):高脂饲料喂养,不作任何运动;高脂持续运动组(HC):进行60 min/d×5天/周×6周;高脂长时间低频率间歇性运动组(HLL):进行30 min/次×2次/天(间歇6 h)×5天/周×6周;高脂短时间高频率间歇性运动组(HSH):进行20 min/次×3次/天(间歇3 h)×5天/周×6周,各运动组大鼠在跑台上训练强度均为25 m/min。6周后,各组大鼠称重、检测RMR、FBG、TG等生化指标,并测量体脂及肌肉重量。结果:实验前,各组大鼠之间RMR、FBG、TG指标无统计学差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC、HS组体重均明显高于CS组(P＜0.05)。实验后,HSH、HLL、HC组RMR均明显高于HS、CS组(P＜0.05),但HSH、HLL、HC组之间无显著性差异(P＞0.05);HS组体重高于CS组(P＜0.05),HSH、HLL、HC组体重明显低于HS组(P＜0.05),但三组之间无显著性差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC组之间PF、EF、PF/W、EF/W均明显低于HS组(P＜0.01),而三者之间无统计学差异(P＞0.05);各组大鼠GM、QF均无显著性差异(P＞0.05),HSH、HLL、HC组之间GM/W、QF/W高于HS组(P＜0.05),而HSH、HLL、HC组之间无显著性差异(P＞0.05);HSH、HLL、HC组FBG、TG均明显低于CS、HS组(P＜0.05),但与HS组差异更显著(P＜0.01),而各训练组之间无显著性差异(P＞0.05)。结论:6周不同强度间歇性运动对肥胖大鼠体成分产生了良好的干预效果,且短时间高频率间歇性运动(HSH)效果可能更好。     

β片层阻断肽H102对AD小鼠识别记忆能力和脑内AMPK-mTOR自噬相关通路的影响

目的:研究β片层阻断肽H102 对APP/PS1双转基因AD小鼠脑内AMPK-mTOR自噬通路相关蛋白表达的影响。方法:将30只六月龄的APP/PS1双转基因雄性AD小鼠随机分为AD组和H102干预组,将同月龄同背景的C57BL/6J雄性小鼠设为对照组(n=15)。在SPF级饲养给药,H102干预组的小鼠每天同一时间段经鼻腔给H102多肽溶液5 μl(5.8 mg/kg),对照组和AD组小鼠每日给予等量的空白辅料溶液。持续给药30 d后通过新物体识别实验来测试各组小鼠的记忆识别能力。用免疫组化和Western blot技术来检测磷酸化的腺苷酸活化蛋白激酶(P-AMPK)、磷酸化的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(P-mTOR)、微管相关蛋白轻链3Ⅱ与微管相关蛋白轻链3Ⅰ的比值(LC3Ⅱ/Ⅰ)在小鼠脑组织中的表达。结果:与对照组相比,AD 组小鼠的新物体识别指数(RI)显著降低(P＜0.05),小鼠脑内P-AMPK、LC3Ⅱ/Ⅰ比值显著降低(P＜0.05),P-mTOR蛋白表达显著升高(P＜0.05);与AD组小鼠相比,H102 干预组小鼠的RI显著提高(P＜0.05),小鼠脑组织中P-AMPK、LC3Ⅱ/Ⅰ比值显著升高(P＜0.05), P-mTOR蛋白表达显著降低(P＜0.05)。结论:H102 可通过激活AMPK-mTOR自噬相关通路,改善AD 小鼠的识别记忆能力。     

Regulation of phosphorylation of tau by cyclin-dependent kinase 5 and glycogen synthase kinase-3 at substrate level

Microtubule associated protein tau, which is expressed in six alternatively spliced molecular isoforms in human brain, is abnormally hyperphosphorylated in Alzheimer disease and related tauopathies. Here, we show (i) that GSK-3alpha and neither GSK-3beta nor cdk5 can phosphorylate tau at Ser262 and phosphorylation at Ser235 by cdk5 primes phosphorylation at Thr231 by GSK-3alpha/beta; (ii) that tau isoforms with two N-terminal inserts (tau4L, tau3L) are phosphorylated by cdk5 plus GSK-3 at Thr231 markedly more than isoforms lacking these inserts (tau4, tau3); and (iii) that Thr231 is phosphorylated approximately 50% more in free tau than in microtubule-bound tau, and the phosphorylation at this site results in the dissociation of tau from microtubules. These findings suggest that the phosphorylation of tau at Thr231 and Ser262 by cdk5 plus GSK-3, which inhibits its normal biological activity, is regulated both by its amino terminal inserts and its physical state.     

Tau becomes a more favorable substrate for GSK-3 when it is prephosphorylated by PKA in rat brain

Microtubule-associated protein tau is abnormally hyperphosphorylated in Alzheimer's disease (AD) and other tauopathies and is believed to lead to neurodegeneration in this family of diseases. Here we show that infusion of forskolin, a specific cAMP-dependent protein kinase A (PKA) activator, into the lateral ventricle of brain in adult rats induced activation of PKA by severalfold and concurrently enhanced the phosphorylation of tau at Ser-214, Ser-198, Ser-199, and or Ser-202 (Tau-1 site) and Ser-396 and or Ser-404 (PHF-1 site), which are among the major abnormally hyperphosphorylated sites seen in AD. PKA activation positively correlated to the extent of tau phosphorylation at these sites. Infusion of forskolin together with PKA inhibitor or glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) inhibitor revealed that the phosphorylation of tau at Ser-214 was catalyzed by PKA and that the phosphorylation at both the Tau-1 and the PHF-1 sites is induced by basal level of GSK-3, because forskolin activated PKA and not GSK-3 and inhibition of the latter inhibited the phosphorylation at Tau-1 and PHF-1 sites. Inhibition of cdc2, cdk5, or MAPK had no significant effect on the forskolin-induced hyperphosphorylation of tau. Forskolin inhibited spatial memory in a dose-dependent manner in the absence but not in the presence of R(p)-adenosine 3',5'-cyclic monophosphorothioate triethyl ammonium salt, a PKA inhibitor. These results demonstrate for the first time that phosphorylation of tau by PKA primes it for phosphorylation by GSK-3 at the Tau-1 and the PHF-1 sites and that an associated loss in spatial memory is inhibited by inhibition of the hyperphosphorylation of tau. These data provide a novel mechanism of the hyperphosphorylation of tau and identify both PKA and GSK-3 as promising therapeutic targets for AD and other tauopathies.     

耐力运动对增龄大鼠脑皮层突触可塑性的影响及相关调控机制*

目的:探讨规律性耐力运动对脑皮层增龄性老化适应性的作用与机制。方法:将三个不同年龄段的健康SPF级雄性Sprague-Dawley大鼠分为3月龄 (青年,n=20)、13月龄 (中年,n=24)和23月龄 (老年,n=24)组,每组又随机分为静息组和运动组;静息组三组静息,运动组三组实施10周递增负荷规律的中等强度耐力运动:运动方式为跑台运动(坡度0),运动强度从最大摄氧量(V·O2max) 60%～65%逐渐递增到70%～75%,运动时间为10周;取大鼠脑皮层,HE染色测试大鼠脑皮层增龄性形态学变化,检测BDNF和SOD的蛋白表达及突触素-1(SYN1)和CaMK IIα/AMPKα1/ mTOR通路等相关基因。结果:静息各组大鼠的脑皮层结构呈现年龄增龄性衰老变化,脑皮层SOD表达呈增龄性下降趋势,BDNF表达变化呈增龄性上升趋势,SYN1和CaMK IIα表达水平随增龄性趋势变化不大,AMPKα1和SirT2以及 IP3R、AKT1、mTOR mRNA表达水平随年龄变化呈现中年略上升而老年下降趋势;与静息各组大鼠相比,运动各组大鼠脑皮层神经细胞核排列紧密有序,显微镜下观察细胞核的数量明显增加,运动促进大鼠脑皮层SOD、BDNF和突触素SYN1表达水平增加,其中老年大鼠SOD、BDNF表达水平显著上调(P＜0.01),青年和老年大鼠SYN1表达水平显著上调(P＜0.05),运动上调中年和老年大鼠脑皮层CaMK IIα表达水平上调(P＜0.01),而对青年大鼠CaMK IIα表达水平却是下调(P＜0.01),运动可上调青年大鼠脑皮层的AMPKα1表达水平(P＜0.05),而对中年和老年大鼠AMPKα1的影响不显著,运动均可上调各年龄大鼠脑皮层的SirT2表达水平(P＜0.05),运动上调各年龄大鼠脑皮层的IP3R/AKT1/ mTOR表达水平,其中青年IP3R显著上调(P＜0.01),青年和中年mTOR显著上调(P＜0.01),老年mTOR也显著上调(P＜0.05)。结论:耐力运动通过上调BDNF的表达水平,调控CaMK IIα信号、激活AMPK信号通路和IP3R/AKT1/mTOR信号通路,改善脑皮层的突触可塑性。