Tau蛋白高度磷酸化致阿尔茨海默病动物模型研究进展

阿尔茨海默病（Alzheimer＇sdisease,AD）是老年人中最常见的神经退行性疾病,以过度磷酸化tau蛋白为核心形成的神经原纤维缠结为AD的主要病理特征之一。近年来对tau蛋白磷酸化的研究备受关注。在AD的实验研究中,探索理想的AD动物模型对于明确AD的病因、发病机制及药物的研发等方面起关键作用。本文对Tau蛋白磷酸化致AD主要动物模型的研究进展进行了综述,包括Tau转基因动物模型、激酶和磷酸化酶系统失衡致Tau蛋白过度磷酸化损伤模型、降低Tau蛋白糖基化致Tau过度磷酸化模型等。     

综述:脑衰老与阿尔茨海默病症状出现前阶段

脑衰老可分为生理性增龄变化与病理性变化,后者与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)等神经退行性疾病的发生有关．生理性脑衰老与AD在发病早期具有相似的表现形式、病变特征、生化改变和发病机制．其共同的分子机制是异常蛋白质蓄积,提示两者有着相似的病理学基础,脑衰老可能是AD等神经退行性改变的最初级阶段,病理性脑衰老因素可能促进AD等神经退行性疾病的发生发展．临床前期AD(preclinical AD,PCAD)患者的脑、血液和脑脊液中可以检测到AD特定的生物标记物,但AD的临床症状并没有出现,因此也被称为“症状出现前AD(presymptomatic AD)”．PCAD和对照组比较,氧化应激指标和高度不溶性Aβ42并没有显著性升高,寻找早期PCAD发病过程中新的可用于临床早期诊断的生物标记物、药物靶点将成为我们的关注重点．     

抑制褪黑素生物合成对大鼠Tau蛋白磷酸化的影响

目的 研究抑制褪黑素的生物合成对大鼠海马Tau蛋白磷酸化的影响。方法 侧脑室注射氟哌啶醇并腹腔注射加强,利用免疫组化检测大鼠海马区域Tau蛋白磷酸化情况;HPLC检测血清中褪黑素水平。结果 模型组大鼠海马Tau蛋白在Ser199/Ser202和Ser396/Ser404位点均发生异常过度磷酸化,褪黑素治疗组较模型组的磷酸化程度轻。结论 褪黑素水平的降低可能与AD样Tau蛋白异常过度磷酸化相关,外源性补充褪黑素可以减轻Tau蛋白的异常过度磷酸化。     

综述:Tau蛋白过度磷酸化机制及其在阿尔茨海默病神经元变性中的作用

Tau蛋白是神经元中含量最高的微管相关蛋白,其经典生物学功能是促进微管组装和维持微管的稳定性．在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)患者,异常过度磷酸化的Tau蛋白以配对螺旋丝结构形成神经原纤维缠结并在神经元内聚积．大量研究提示,Tau蛋白异常在AD患者神经变性和学习记忆障碍的发生发展中起重要作用．本课题组对Tau蛋白异常磷酸化的机制及其对细胞的影响进行了系列研究,发现Tau蛋白表达和磷酸化具有调节细胞生存命运的新功能,并由此对AD神经细胞变性的本质提出了新见解．本文主要综述作者实验室有关Tau蛋白的部分研究结果．     

人参皂甙Rb1减轻冈田酸诱导的大鼠海马神经元Tau蛋白过度磷酸化

为研究人参皂甙Rb1(ginsenoside Rb1)对冈田酸(okadaic acid,OA)诱导的大鼠海马神经元Tau蛋白过度磷酸化的影响及其可能机制,实验随机分为正常组、溶媒对照组、OA模型组和Rb1预处理组。正常组不作任何处理;Rb1预处理组大鼠分别用5、10、20 mg/kg的Rb1预处理,每天一次,共14 d,于第13天向海马背侧注射1.5μl OA[0.483 μl,溶于10% 二甲基亚砜(dimethysulphoxide,DMSO)];OA模型组大鼠于第13天时海马背侧注射OA,溶媒对照组则注射等体积的生理盐水。各组均于第15天收取标本。通过Biescbowski’s染色、免疫组化和Western blot,分别观察大鼠海马神经元胞体和突起内神经原纤维的改变和磷酸化Tau蛋白的表达水平,同时检测蛋白磷酸酯酶2A(protein phosphatase-2A,PP2A)活性以探讨其作用机制。结果显示:(1)OA模型组与溶媒对照组及正常组比较,海马神经元胞体和突起着色较深,染色不均匀;神经元中Thr231和Sei396位点磷酸化的Tau蛋白和总Tau含量增多;PP2A活性则明显下降(P<0.01):(2)Rb1预处理组大鼠海马神经元胞体和突起染色均匀,神经原纤维走行规则;海马神经元中Thr231和Ser396位点磷酸化的Tau蛋白和总Tau 含量较OA模型组减少,而PP2A活性明显增高(P<0.01)。以上观察结果表明,人参皂甙Rb1可以减轻OA诱导的大鼠海马神经元Tau蛋白过度磷酸化,其机制可能与提高PP2A活性有关。     

甲醛诱导的磷酸化减弱Tau蛋白与DNA相互作用

异常磷酸化Tau蛋白是神经纤维缠结的主要成分,也是老年痴呆的典型病理特征之一.本实验室前期报道了Tau蛋白具有保护DNA的作用,但磷酸化对Tau与DNA相互作用的影响需要进行探索,这对于揭示Tau蛋白异常磷酸化与神经细胞死亡之间的关系具有一定的参考价值.本文采用甲醛孵育N2a细胞,引起了细胞内Tau蛋白的过度磷酸化.实验结果进一步显示,甲醛孵育组的细胞核内磷酸化Tau蛋白与DNA非共定位存在,而对照组细胞核内Tau蛋白与DNA存在一定程度的共定位现象.电泳迁移率实验检测GSK-3β催化的磷酸化Tau蛋白与DNA的结合情况,可以观察到磷酸化减弱了Tau蛋白与DNA的相互结合.这些结果表明,异常磷酸化可以使Tau蛋白丧失对DNA的保护作用,这可能是Tau蛋白异常磷酸化引起DNA损伤甚至细胞死亡的原因之一.     

蛋白质组氨酸磷酸化研究进展

摘要：蛋白质磷酸化是一种可逆的翻译后修饰,这种翻译后修饰可以改变蛋白质的构象,进而使蛋白质活化或者失活。组氨酸磷酸化在细胞信号传导过程中发挥着重要作用,且组氨酸磷酸化与人类某些疾病密切相关,然而,由于组氨酸磷酸化含有P-N键,具备不稳定性,有关于组氨酸磷酸化的报道远远少于其它磷酸化的报道。本综述系统的总结了组氨酸磷酸化在生物学过程中的作用,以及近些年取得的重要研究进展,以期对深入研究组氨酸磷酸化提供理论参考。     

蛋白激酶对τ蛋白阿尔茨海默样磷酸化的调节作用

微管相关蛋白τ的异常磷酸化是阿尔茨海默病（AD）神经原纤维退变的重要机制之一.研究发现：酪蛋白激酶-1（CK-1）, cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）和糖原合成酶激酶-3（GSK-3）均可不同程度催化重组τ蛋白发生磷酸化,从而不同程度抑制τ蛋白促微管组装的生物学功能.如果先将τ蛋白与PKA预温2 h后再和GSK-3温育,则发现τ蛋白磷酸化程度比单纯用GSK-3处理显著增高,生物学活性则显著降低,电镜检测几乎看不见微管形成.结果提示：PKA和GSK-3在τ蛋白的AD样磷酸化及其功能抑制中具有正性协同作用.     

肥胖及2型糖尿病大鼠Alzheimer病样Tau蛋白过度磷酸化修饰及机制探讨

Tau蛋白异常过度磷酸化修饰在阿尔茨海默病(Alzheimerdisease,AD)发病机理中起非常重要的作用,而2型糖尿病是AD的风险因素之一.采用蛋白质印迹研究2型糖尿病及单纯肥胖大鼠脑中海马回tau蛋白磷酸化程度,发现在这两种大鼠模型中海马tau蛋白在多个位点上都呈现过度磷酸化状态.同时,胰岛素信号传导系统中的关键酶糖原合成激酶-3β(glycogensynthasekinase-3β,GSK-3β)活性在这两种大鼠模型的海马回中明显增高,经脑立体定位法向大鼠海马回注射GSK-3β抑制剂氯化锂(LiCl),可阻止2型糖尿病及肥胖大鼠模型中的GSK-3β激活,但仅阻止单纯肥胖大鼠海马回tau蛋白过度磷酸化.另外,海马神经细胞膜上胰岛素受体β亚基水平在两种实验模型中显著下降.研究结果表明,2型糖尿病及肥胖可能通过增高胰岛素抵抗,从而导致GSK-3β激活和tau蛋白的过度磷酸化来提高AD的发病风险.2型糖尿病脑中低下的葡萄糖代谢也可能在tau蛋白的过度磷酸化起一定作用.     

阿尔茨海默病中的β-淀粉样蛋白和Tau蛋白

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是与年龄相关的神经退行性疾病。记忆障碍通常是AD最早期和最明显的特征。β-淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ)沉淀(老年斑)、Tau蛋白引起的神经纤维缠结是AD的典型病理特征。许多研究证实两者之间存在着极为复杂的互为因果关系,共同造成神经元的损害。     

综述:转录后基因调控异常与老年性痴呆

转录后基因调控异常与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)发生发展的关系研究越来越受到重视．本文重点论述了tau基因(MAPT)发生可变剪接异常与AD发生的关系,以及参与转录后调控的RNA结合蛋白和非编码RNA在AD发生发展中的作用．     

人源Tau蛋白截短片段转基因果蝇模型的建立

人Tau蛋白是一种主要的细胞骨架蛋白,由Tau蛋白组成的神经纤维缠结是阿尔茨海默病的两大病理特征之一,C末端缺失的Tau已经证实是神经纤维缠结的组份之一,体内体外实验已经证实,Tau蛋白可以是多种蛋白酶的水解底物。但是,Tau蛋白水解产生的截短片段在阿尔茨海默病中的作用目前还不清楚。为了能够在在体水平研究Tau蛋白截短片段的毒性机制,将Tau蛋白截短成不同的截短片段:Tau1-44、Tau45-441、Tau45-230、Tau231-441。利用显微注射的方法构建Tau基因截短片段的转基因果蝇,并利用果蝇中的UAS/GAL4系统驱动截短的Tau蛋白片段在果蝇的眼睛中异位表达,该实验结果发现在果蝇眼睛中过表达Tau蛋白截短片段并没有对果蝇眼睛的发育造成明显的毒性,从而推断Tau蛋白水解是机体的一种自我保护机制。     

钙调磷酸酶对阿尔茨海默病中tau蛋白异常磷酸化的作用

100年前,阿尔茨海默病（Alzheimer disease,AD）被首次报道,它是一种以进行性认知障碍和记忆力损伤为主要临床特征的中枢神经系统退行性疾病,是最常见的一种老年性痴呆.由异常磷酸化的tau蛋白构成的神经元纤维缠结（neurofibrillary tangle,NFT）是AD最重要的病理学改变之一.钙调磷酸酶（calcineurin,CN）是脑组织中含量最高的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,其活性依赖于Ca2＋和钙调蛋白.最近的研究显示,CN在脑中与NFT共定位,CN活性的下降能够导致tau蛋白在多个AD特征性位点的异常磷酸化,进而形成NFT.因而,CN活性的缺陷与AD的发生密切相关.CN活性缺陷导致的tau蛋白异常磷酸化具有可逆性,CN激活剂有望在其中扮演重要的角色.     

磷酸化Tau蛋白的聚集动力学与影响因素研究

阿尔茨海默症是对老年人威胁巨大的一种神经退行性疾病,已有研究表明Tau蛋白的异常磷酸化和聚集与该疾病密切相关.本文利用硫黄素T(Thioflavin T, ThT)荧光光谱技术,探究了发生异常磷酸化修饰的pTau蛋白的体外聚集过程,对所得数据进行了系统的动力学分析,并在此基础上研究了已形成的pTau寡聚体种子、温度、金属离子、大分子拥挤试剂等因素对pTau蛋白聚集动力学的影响作用,发现pTau蛋白的聚集过程由成核阶段与延伸阶段组成,其动力学曲线为S形,寡聚体种子的存在、温度的升高、Al³⁺与大分子拥挤试剂的加入可以显著促进pTau蛋白的聚集,且其对pTau蛋白成核阶段的影响作用大于对其延伸阶段的影响作用.     

β淀粉样蛋白和tau蛋白磷酸化程度与颞叶癫痫患者认知缺陷相关性研究

摘要 目的：探究β淀粉样蛋白（Aβ）和tau蛋白磷酸化程度与颞叶癫痫患者认知缺陷相关性。方法：2019年至2020年于我院接受治疗的70例颞叶癫痫患者作为本研究的实验组,同时纳入同期健康体检者70例作为本研究的对照组。对比两组一般临床指标、外周血清中β淀粉样蛋白和tau蛋白磷酸化程度;评估两组的智力、记忆力和认知功能障碍;通过Person法分析β淀粉样蛋白和tau蛋白磷酸化程度与颞叶癫痫患者认知缺陷相关性。结果：（1）比较显示实验组的Aβ1-28蛋白、Aβ1-40蛋白、tau蛋白和p-tau蛋白均高于对照组,但Aβ1-42蛋白低于对照组（P<0.05）;（2）实验组语言智商（VIQ）、操作智商（PIQ）以及总智商（FIQ）评分均低于对照组（P<0.05）;（3）实验组评估低于对照组（P<0.05）;（4）实验组的MoCA评分显著低于对照组（P<0.05）;（5）Aβ1-28蛋白、Aβ1-40蛋白、Tau蛋白和p-tau蛋白与颞叶癫痫患者认知缺陷存在正相关关系;Aβ1-42蛋白与颞叶癫痫患者认知缺陷则存在负相关关系（P<0.05）。结论：颞叶癫痫患者认知缺陷与tau蛋白磷酸化程度、Aβ1-28蛋白、Aβ1-42蛋白和Aβ1-40蛋白水平具有相关性,可作为认知缺陷的判断指标,为体检或临床发现颞叶癫痫患者是否存在认知功能缺陷提供依据。     

运动与阿尔茨海默病：基于Tau蛋白翻译后修饰视角的研究述评

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是一种与年龄有关的神经退行性疾病,严重危害老年人的身心健康,给社会带来巨大的经济压力。但目前其发病机制尚不完全明确,临床仍无根治的有效方法。Tau蛋白是一种微管相关蛋白质,能够参与维持微管相关结构稳定,具有可溶性且不会聚集。在AD病理状态下,病人脑内Tau蛋白结构和功能异常。异常的Tau蛋白聚集成不可溶的神经纤维缠结,损害微管运输能力,导致病人认知功能障碍。Tau蛋白结构和功能的改变是由多种翻译后修饰过程来调控的,即将特定的化学修饰基团与Tau蛋白N-端或C-端结合,直接改变蛋白质的性质和功能。AD病人脑内Tau蛋白的磷酸化、糖基化、乙酰化及SUMO化等多种翻译后修饰异常,与Tau蛋白的降解和毒性物质的聚集密切相关。本文综述近年来的研究后发现,运动可以通过改善Tau蛋白翻译后的某些异常修饰来预防和改善AD,主要作用方式如下：(1）运动可通过抑制GSK 3β和MAPK等蛋白激酶活性来抑制Tau蛋白的过度磷酸化,可能通过上调PP2A活性来促进Tau蛋白去磷酸化;(2）运动可通过提高GLUT1和GLUT3蛋白质水平,可能通过调节OGA和OGT活性平衡,提高蛋白质O-GlcNAc糖基化水平;(3）运动可能通过AMPK/mTORC1途径抑制p300以及激活SIRT1,降低Tau蛋白乙酰化水平;同时运动还可能通过抑制HDAC6,改善Tau蛋白KXGS基序异常乙酰化程度;(4）运动可能通过调节磷酸化与SUMO化共定位点,改善Tau蛋白异常SUMO化水平。     

Tau蛋白在阿尔兹海默病治疗中的研究进展

阿尔兹海默病中一个重要的病理特点是神经原纤维缠结(NFTs),其与Tau蛋白具有密切的关系。Tau蛋白是含量最高的微管相关蛋白。正常Tau蛋白可与微管蛋白结合促进其有效聚合形成微管。而过度磷酸化的Tau蛋白则会自我聚集,进而导致NFTs的形成。近年来,国内外就Tau为主要靶点治疗AD有了很大进展。本文就Tau蛋白在AD中的病理学意义,与Aβ蛋白的相互作用以及以Tau为主要切入点对AD进行治疗的方法作一综述。     

综述:松果体素的节律与阿尔茨海默病

阿尔茨海默病( Alzheimer's disease,AD)患者常伴有生物节律的紊乱,且紊乱的昼夜节律与患者的认知功能损伤显著相关．松果体素水平降低及昼夜节律紊乱发生在AD早期,并与早期病理改变相关．基于松果体素的神经保护作用,给AD患者补充松果体素结合光治疗可以延缓AD认知功能的损伤,至少与已知的抗痴呆药物具有类似的效应．本文系统综述松果体素的节律失调与阿尔茨海默病的关系．     

Tau 蛋白磷酸化在阿尔茨海默病中所处的地位

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种老年人常见的神经系统退行性疾病,是痴呆最常见的病因。AD患者越来越多,给家属及社会带来严重负担造成了巨大的家庭和社会负担,这就迫使我们进一步探讨AD发病机制。在AD的众多发病机制中,tau蛋白假说倍受青睐。在蛋白磷酸酯酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)、糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、细胞周期依赖性蛋白激酶-5(cyclin-dependent kinase 5,CDK-5)和Bcl-2等蛋白酶及调节蛋白作用下,微管相关蛋白tau蛋白以其异常磷酸化结构或是形成二聚体、寡聚体和神经原纤维缠结等形式,参与到AD的病理过程。Tau蛋白及其相关结构,可能启动或促进了AD的凋亡,亦可能抑制了急性凋亡却促进了慢性的神经细胞变性。揭开这一谜底,可能揭开AD病理改变的神秘面纱。     

蛋白激酶的相互作用促进τ的阿尔茨海默样磷酸化

cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）的预处理可显著增强糖原合成酶激酶-3（GSK-3）对τ蛋白的磷酸化作用.将磷酸化的τ蛋白经胰蛋白酶消化,FeCl₃亲和柱分离及C18反相高压液相层析纯化后,再用高压电泳,手工Edman降解及自动氨基酸序列分析等技术,对其磷酸化位点进行鉴定.结果发现：GSK-3可使PKA预处理的τ至少在丝氨酸(Ser)-195,Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Ser-356,Ser-404,苏氨酸(Thr)-205和Thr-231等10个位点发生磷酸化.其中Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Ser-404,Thr205和Thr-231为Alzheimer病（AD）τ蛋白的异常磷酸化位点.上述磷酸化作用高度抑制τ的生物学活性,提示：AD τ的生物学功能的抑制与Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Thr-205和Thr-231的磷酸化密切相关,PKA和GSK-3的相互作用可能在AD神经原纤维变性中起重要作用.