研究表明钙敏感受体(CaR)在过氧化状态下易被激活,使胞浆钙离子浓度([Ca2+]i)升高。另有证据显示[Ca2+]i升高或钙振荡可以上调淀粉样前体蛋白(APP)和β-分泌酶1(BACE1)基因的表达。关于CaR在缺氧诱导Aβ过量生成中的作用及其机制,国内外尚未报道。据此并结合预实验结果,申请者设计本项目以验证下述新机制缺氧通过增加活性氧来活化钙敏感受体,使[Ca2+]i升高和/或产生钙振荡,一方面活化NF-kB,使APP表达增高;另一方面上调BACE1基因表达,导致Aβ生成增多。为验证我们的假说,本课题拟分析缺氧所致的活性氧增多与CaR的活化,[Ca2+]i变化之间的关系;探讨缺氧时CaR的活化与NF-kB活性、APP、BACE1表达以及Aβ 含量变化之间的关系;阐明CaR在缺氧诱导Aβ过量生成中的作用及其机制。本研究将为缺氧诱导Aβ过量生成的分子机制提供新线索,为AD防治提供新靶点。
Hypoxia;Calcium-sensing receptor;Aβ;Reactive oxygen species;
为了探讨钙敏感受体在缺氧诱导Aβ过量生成中的作用及机制,本项目采用免疫印迹、细胞免疫荧光、免疫组化、Real time PCR和激光共聚焦等技术检测海马神经元和海马组织钙敏感受体、APP以及BACE1的表达;用显微荧光成像技术检测神经元胞浆内钙离子浓度和活性氧含量;利用基于ELISA的改进方法检测海马神经元和海马组织NF-κB活性;运用ELISA方法检测海马神经元培养液和海马组织匀浆液Aβ42和Aβ40含量。研究发现(1)在细胞和动物水平,缺氧显著增加钙敏感受体mRNA和蛋白的表达;(2)缺氧升高神经元胞浆钙离子浓度,且钙离子浓度的变化部分被钙敏感受体抑制剂Calhex 231所抑制;(3)缺氧通过增加活性氧主要成分之一―H2O2含量,升高神经元胞浆钙离子浓度。采用过氧化氢替代缺氧处理海马神经元,神经元胞浆钙离子浓度明显升高,这种变化不能被钙敏感受体抑制剂Calhex 231所抑制;(4)在细胞和动物水平,缺氧增加NF-κB转录活性,此变化部分被钙敏感受体抑制剂Calhex 231所抑制;(5)海马神经元缺氧处理4h和8h,APP的表达与对照组相比,没有显著差异;(6)在细胞和动物水平,缺氧均显著增加BACE1的表达,钙敏感受体激动剂GdCl3也促进BACE1的表达。进一步研究发现钙敏感受体抑制剂Calhex 231或IP3受体抑制剂Xesto C均部分抑制缺氧时BACE1的高表达;(7)在细胞和动物水平,缺氧显著增加Aβ42和Aβ40生成,钙敏感受体激动剂GdCl3也增加Aβ42和Aβ40生成。进一步研究发现钙敏感受体抑制剂Calhex 231或IP3受体抑制剂Xesto C均部分抑制缺氧时Aβ42和Aβ40的过量生成。根据上述研究结果,本项目得出如下结论缺氧通过增加钙敏感受体的表达,升高神经元胞浆钙离子浓度,促进BACE1表达,从而使Aβ42和Aβ40过量生成。