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阿尔兹海默病(Alzheimer disease, AD)是一种常见的退行性脑变性疾病,表现为持续性神经功能障碍。研究发现β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积所导致的神经元凋亡是诱导AD发病的主要原因之一。然而,目前对于Aβ引发的AD疾病的发病机制还不十分明确。同时,研究证明presenlin-1(PS1)和presenilin-2(PS2)基因突变是引发早发性老年痴呆(FAD)非常关键的因素。PS作为γ-分泌酶重要功能部分,参与对Aβ前体蛋白APP的剪切,而PS基因突变将引起APP剪切异常进而导致Aβ42大量沉积和神经元凋亡,这符合所谓早发性AD的PS的毒性功能获得病理学假说。然而,我们前期对PS1/PS2条件性双敲除(PScDKO)小鼠的研究发现,PScDKO小鼠表现与AD疾病相似的神经退行性症状,例如脑室扩大以及大量神经元凋亡,但是并没发现伴随着Aβ沉积,这与早发性AD的PS毒性功能获得病理学假说不符。PS也存在于线粒体,对线粒体的生物功能有重要影响,在PScDKO鼠模型中也表现出神经元线粒体的形态、结构和功能的异常,且PS缺失启动线粒体PARL-OPA1凋亡信号途径进而导致神经元凋亡。虽然Aβ与线粒体之间的作用关系已有大量研究和报道(如Aβ损伤线粒体的正常结构和功能,诱导线粒体能量代谢障碍进而导致神经元凋亡等),但是Aβ对PS有着怎样的影响,Aβ介导的神经细胞凋亡是否与PS相关的线粒体凋亡途径有关却不得而知。本研究拟利用SHSY-5Y神经细胞来阐明Aβ1-42是否通过作用PS,使线粒体PS功能受损,进而开启线粒体"PS-PARL-OPA1"凋亡通路,导致线粒体细胞色素C的释放,最后引起神经元凋亡。本实验通过Aβ1-42处理SH-SY5Y细胞,发现Aβ1-42能明显破坏线粒体正常结构和能量代谢功能,使线粒体膜势能明显下调以及线粒体动态平衡相关的融合蛋白(Mnf2、OPA1)和分裂蛋白(Drpl)表达减少。同时,Aβ1-42处理SH-SY5Yf细胞,导致线粒体PS,PARL和OPA1基因和蛋白表达明显下调,线粒体细胞色素C的显著释放和细胞凋亡数量明显增加。为了进一步确定PS、PARL-OPA1通路与Aβ引起线粒体途径机制的作用,本课题组还构建了PARL过表达的SH-SY5Y细胞。在Aβ1-42处理PARL过表达的SH-SY5Y细胞后发现,相对于Aβ1-42处理野生型SH-SY5Y细胞,线粒体PARL下游蛋白OPA1表达明显上调,并且线粒体细胞色素C释放减少,线粒体膜势能下调比例减少,Drp1和Mnf2基因表达回升,细胞凋亡率显著下调(虽然未至SH-SY5Y细胞的正常水平)。实验结果显示,Ap通过影响线粒体PS正常功能,破坏线粒体正常结构和功能,开启线粒体"PARL-OPA1"凋亡通路,诱导线粒体细胞色素C释放,最后引起神经元凋亡。