开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
拟解决的问题
本实验采用8月龄(AD发病晚期阶段)APP/PS1双转基因小鼠,研究普仑司特灌胃给药8周对APP/PS1双转基因小鼠学习记忆损伤的影响,进一步探讨普仑司特对学习记忆的改善是否由于其抑制了Abeta;生成通路。
文献综述
阿尔兹海默症(Alzheimerrsquo;s disease, AD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,是危害人类健康的六大疾病之一,主要临床表现为进行性记忆和认知能力下降,行为异常和社交障碍[1]。AD主要病理学改变为脑神经细胞外出现beta;-淀粉样蛋白(beta;-amyloid peptides, Abeta;)聚集形成老年斑、胆碱能神经系统紊乱、tau蛋白异常纤维化形成神经原纤维缠结等[2,3]。AD发病机制涉及诸多因素,但具体病因及发病机制尚未完全清楚,针对AD发病机制的不同假说,目前临床上治疗AD的药物主要有以下几类 (1) 胆碱酯酶抑制剂 如多奈哌齐、石杉碱甲等,在AD病理过程中,基底前脑胆碱能神经元丢失,胆碱乙酰转移酶活性下降,乙酰胆碱的合成和释放减少,因此,改善胆碱能系统、增加脑内乙酰胆碱水平是治疗AD的重要途径。(2)NMDA受体拮抗剂 如美金刚等,AD患者脑内NMDA受体被过度激活而产生兴奋性神经毒性,导致神经元内钙超载和神经元死亡,NMDA受体拮抗剂可以阻止过量的兴奋性谷氨酸能传递而保护神经元。(3)抗氧化剂 业已证实体内氧化还原状态失调参与AD的早期阶段,诱导和激活多种细胞信号通路,导致神经退行性病变。临床上维生素E和维生素C常常与其他抗AD药联合应用。前这些治疗药物仅能暂时地缓解症状,均不能阻止AD的发展进程,且不良反应较大。开发防治AD药物面临巨大困难,其主要原因是未找到治疗AD的可靠靶点,因此寻找新的有效靶标迫在眉睫。
在众多学说中,Abeta;在脑内沉积是AD发病机制研究的主要领域。大量证据表明,Abeta;是AD形成和发展的关键因素。Abeta;是由淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)经beta;-和gamma;-分泌酶蛋白水解产生的多肽。在复杂的遗传因素和环境因素长期作用下,神经细胞异常地大量产生Abeta;,积累形成Abeta;寡聚体和淀粉样斑块。Abeta;通过自由基反应、线粒体氧化损伤和异常的炎症反应等一系列级联反应,直接或间接地作用于神经元和胶质细胞,导致突触功能异常和神经元损伤,同时引起小胶质细胞和星型胶质细胞激活,加速神经纤维丝缠结的形成[4]。Abeta;的生成和清除失衡是出现Abeta;病理的关键因素,是AD发病的重要原因之一[5]。
半胱氨酰白三烯(Cysteinyl leukotrienes, CysLTs)是由花生四烯酸代谢产生的一类脂类炎症介质, 包括LTC4、LTD4、LTE4等[6]。CysLTs通过与其细胞表面受体而发挥作用,这类受体蛋白属于G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCRs)。1995年,国际药理学家协会依据受体对其经典拮抗剂的敏感性不同将CysLTRs分为两种主要的亚型,即对经典的CysLTs拮抗剂如普仑司特、孟鲁司特和扎鲁司特敏感的半胱氨酰白三烯受体1(cysteinyl leukotrienes receptor 1, CysLT1R)和不敏感的半胱氨酰白三烯受体2(cysteinyl leukotrienes receptor 2, CysLT2R)[7]。CysLT1R是支气管哮喘的治疗靶标,其选择性CysLT1R拮抗剂是当前临床上治疗支气管哮喘的一类重要药物[8]。但是,CysLT2R病理生理学的意义尚未明确,更没有CysLT2R拮抗剂应用于临床[8,9]。目前,越来越多的研究提示,CysLT1R参与脑缺血、脑外伤、脑瘤和脑脊髓炎等中枢神经系统疾病的病理过程。CysLT1R在这几种疾病的动物模型中被过度激活,且与神经功能受损显著相关,而CysLT1R拮抗剂对这些疾病模型动物显示出明显保护作用[10-14]。但是关于CysLT1R拮抗剂在中枢神经系统疾病中的作用研究刚刚起步,特别是与AD的相关性文献报道较少。
普仑司特是上世纪九十年代中期上市的治疗哮喘和过敏性鼻炎的CysLT1R拮抗剂,可以调节炎症和免疫反应、改善肺功能及纤维化、降低气道高反应性、抑制气道重溯[15]。近年来,人们开始关注CysLT1R拮抗剂在一些中枢神经系统疾病发生发展中的作用。研究显示,普仑司特对脑缺血、脑外伤和脑脊髓炎动物模型具有明显的保护作用[16-18]。前期研究发现,LTD4通过上调CysLT1R,增强NF-kappa;B信号,增加APP表达,提高beta;-和gamma;-分泌酶活性,从而增加Abeta;产生,导致小鼠学习记忆功能障碍。采用普仑司特药理性阻断CysLT1R后,明显改善小鼠的学习记忆功能并抑制Abeta;生成。进一步研究发现CysLT1R在Abeta;1-42脑立体定位注射的小鼠脑内和Abeta;1-42处理的小鼠原代皮层神经元中上调,用普仑司特阻断CysLT1R后,能够下调Abeta;1-42诱导的CysLT1R表达。此外,阻断CysLT1R能够抑制Abeta;1-42诱导的NF-kappa;B信号通路、细胞毒性和细胞凋亡,从而改善小鼠的学习记忆功能。这些研究证实CysLT1R可能参与Abeta;介导的神经毒性。另外,本课题组之前还证实口服CysLT1R选择性拮抗剂普仑司特通过阻断脑内CysLT1R介导的NF-kappa;B信号,抑制Abeta;1-42诱导的神经凋亡,提高突触可塑性,改善小鼠学习记忆损害。这些研究结果给了我们一个重要的提示:CysLT1R可能在AD病理过程中具有重要的调节作用,阻断CysLT1R可能抑制Abeta;介导的神经毒性。
本课题采用可渗透血脑屏障的CysLT1R选择性拮抗剂普仑司特灌胃给药8周(0.4 mg/kg、0.8 mg/kg),通过行为学测试观察拮抗CysLT1R对10月龄APP/PS1双转基因小鼠学习记忆能力的影响并检测APP、beta;-分泌酶、早老素1(Presenilin-1,PS-1)以及Abeta;沉积水平,为发掘新型抗AD的分子靶标和药物提供实验基础。
实验方法
