记忆相关基因KIBRA抑制Aβ诱导的神经元凋亡研究

摘要：目的:为了明确记忆相关基因KIBRA在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)转基因动物模型中是否存在表达改变及及其对神经元凋亡的影响,进而探讨KIBRA如何参与Aβ诱导的神经元凋亡及其相关机制.方法:本研究首先通过免疫组织染色及免疫蛋白印迹的方法,观察在不同月龄APP/PS1小鼠中是否存在KIBRA的表达改变.其次,通过TUNEL免疫荧光染色,观察在KIBRA基因敲除小鼠中是否存在神经元凋亡.后,我们使用CRISPR/CAS9慢病毒及过表达慢病毒分别转染HT22细胞,建立KIBRA基因敲除和KIBRA过表达细胞模型,进而探讨KIBRA对Aβ诱导的神经元凋亡及其相关机制的研究.结果:①KIBRA在APP/PS1转基因小鼠脑内特异性表达:选用9月龄及12月龄APP/PS1小鼠作为AD研究模型,通过KIBRA免疫组织染色分析,无论整个海马,还是海马亚区CA1区和CA3区,9月龄和12月龄APP/PS1小鼠KIBRA阳性细胞数量均明显低于对照组,其中12月龄尤为显著(P<0.01,P<0.001).免疫蛋白印迹结果同样证实12月龄APP/PS1小鼠海马区KIBRA的表达明显低于野生型小鼠(P<0.001).随着月龄的增加,KIBRA在APP/PS1转基因小鼠海马区的表达逐渐减少,提示KIBRA在AD小鼠海马区的特异性降低,与学习记忆障碍密切相关.②KIBRA在神经元凋亡中的重要作用:通过TUNEL荧光染色发现,与野生型小鼠相比,12月龄APP/PS1小鼠海马神经元凋亡比例明显增多(P<0.01,P<0.01).4月龄KIBRA基因敲除小鼠海马神经元凋亡比例比野生型小鼠明显增加(P<0.05),提示KIBRA在神经元凋亡的发生中扮演不可或缺的角色.③KIBRA对Aβ诱导的神经元凋亡的保护作用:CCK8及免疫蛋白印迹结果显示,与空病毒组相比,经1μmol·L-1的Aβ1-42寡聚体处理后的KIBRA敲除组细胞活力明显降低(P<0.01);凋亡相关蛋白(剪切的PARP、活化的caspase3)的表达量明显增高(P<0.05,P<0.01).KIBRA过表达组细胞存活率明显优于空病毒组(P<0.05),凋亡相关蛋白较空病毒组显著减少(P<0.05),进一步提示KIBRA参与抑制Aβ诱导的神经元凋亡,促进细胞增殖和存活.4.KIBRA通过激活Akt信号通路抑制Aβ诱导的神经元凋亡:本实验筛选凋亡相关信号通路,结果显示,在1μmol·L-1 Aβ1-42寡聚体处理1 min后,KIBRA敲除组Akt Ser473位点磷酸化水平比空病毒组显著降低(P<0.05).在Aβ1-42寡聚体处理1分钟后,KIBRA过表达组Akt Ser473位点磷酸化明显被激活,Akt Ser473位点磷酸化水平比空病毒组显著增高(P<0.01).此外,与Aβ1-42寡聚体干预组相比,Akt特异性抑制剂(MK2206)预处理组KIBRA过表达细胞存活率明显降低(P<0.05);剪切的PARP表达量明显增高(P<0.05).以上结果表明KIBRA通过激活Akt Ser473位点的磷酸化水平,抑制Aβ诱导的神经元凋亡.结论:KIBRA作为一种神经保护因子,通过激活Akt信号通路抑制Aβ诱导的神经元凋亡,促进细胞增殖及存活,为AD发病机制及治疗药物的研究提供了新的靶点.