研究背景与目的:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是老年期痴呆最常见的原因,以进行性智能衰退为主要临床特征。神经细胞外老年斑沉积、神经元内神经原纤维缠结和神经细胞缺失是其三大病理学特征。由于缺乏特异性的临床防治措施,目前AD已成为严重危害老年人身心健康和生活质量的重要疾病之一。尽管AD的病理机制尚未完全阐明,但众多的证据表明β-淀粉样蛋白(amyloid-beta protein,Aβ)在脑内聚集、纤维化、沉积形成老年斑及其神经毒性作用是AD形成的病理学基础。因此,有效地防止或减少Aβ在脑内聚集、纤维化、沉积形成老年斑及其神经毒性作用是防治AD的重要靶点和治疗策略。Humanin(HN)及其衍生物-S14G-Humanin(HNG)是近年来发现的一种新的神经保护因子,大量体外研究表明HN和HNG能够有效地抑制目前所知的AD相关致病因子的毒性作用,但其有效作用的机制尚未阐明。本项课题将通过体外、体内实验研究,进一步深入探讨HNG防治AD的有效作用与机制。方法与结果:(1)通过体外孵育Aβ1-42、Aβ1-42+不同浓度的HNG以及细胞培养,采用荧光测定、透射电镜、细胞活性测定等方法,观察HNG拮抗Aβ1-42神经毒性的效应作用及其机制。研究结果发现,Aβ1-42组孵育3 d后,硫磺素-T(Th-T)荧光强度显著增加,透射电镜观察显示Aβ明显聚集、形成了大量的淀粉样纤维;应用不同浓度的HNG共孵育后,Th-T荧光强度随HNG浓度增加而降低,且呈剂量依赖关系,表明HNG能够有效地抑制Aβ1-42聚集及其纤维性结构的形成,投射电镜的观察结果亦进一步证明了上述研究结果。应用培养的PC12细胞研究表明HNG能够有效地抑制Aβ1-42的神经毒性作用,HNG可能通过有效减少Aβ1-42聚集和纤维性蛋白形成而发挥其神经保护作用。(2)应用侧脑室注射聚集的Aβ25-35建立小鼠AD模型,采用行为学、神经形态学、生化分析等方法,评定腹腔注射HNG对小鼠认知障碍的效应作用及其机制。Y-迷宫和跳台型被动回避行为学评定结果表明,侧脑室注射聚集的Aβ25-35可使小鼠出现显著的短期和长期学习记忆障碍,而HNG治疗可显著改善Aβ25-35导致的认知障碍;应用神经形态学和ELISA方法,研究发现在大脑皮层和海马结构Aβ25-35可导致大量的反应性星型胶质细胞、激活小胶质细胞和凋亡细胞增加,以及脑内IL-6和TNFα显著升高;而HNG治疗能够显著减少脑内的神经炎症反应和凋亡细胞,且与改善行为学障碍相平行。(3)应用幼年转APP/PS-1基因小鼠(3月龄),采用行为学评定、神经形态学等方法,进一步深入研究腹腔注射HNG防治AD病程进展的有效作用及机制。应用Morris水迷宫、被动回避和主动回避实验的行为学评定结果表明,APP/PS-1+HNG治疗组较APP/PS-1+生理盐水治疗组的行为学障碍显著减缓,提示HNG可明显改善与海马、杏仁核和皮层相关的空间学习记忆功能、伤害性刺激记忆功能和条件反射性学习记忆功能。神经形态学研究证明HNG并不影响APP/PS-1小鼠大脑皮层和海马组织弥漫性Aβ斑块的形成和数量,但可显著减少纤维性Aβ形成和斑块数量,提示在AD病理进展过程中HNG可有效地抑制纤维性Aβ形成,并可能因此降低了其神经毒性作用,进而减少病理性损害的发生,减缓了AD病程的进展。结论:(1)体外研究首次证明了HNG能够抑制Aβ1-42聚集及其纤维性结构的形成及其神经毒性作用,推测HNG可能通过减少Aβ1-42聚集和纤维性蛋白形成而发挥其神经保护作用;(2)首次研究证明了HNG对Aβ导致神经炎性反应和细胞凋亡的有效作用,同时亦证明了HNG能够通过血脑屏障进入脑内发挥其抗Aβ致认知障碍的神经保护作用;(3)首次应用转基因AD小鼠,研究HNG防治AD行为学障碍的效应作用,并应用多个行为学试验证实了HNG防治AD行为学障碍进展的有效性,其可能的机制为HNG通过抑制纤维性Aβ形成而减缓了AD的病程进展。