【摘要】：阿爾茨海默病(Alzheimer's disease, AD)是德國學(xué)者Alois Alzheimer于1907年首次報(bào)道的一種常發(fā)于老年人當(dāng)中的神經(jīng)退行性疾病。全世界大約有3000萬人患有阿爾茨海默病,并且患病人數(shù)正在逐年增加,嚴(yán)重威脅到人類的健康。AD患者的主要臨床表現(xiàn)為不同程度的記憶力喪失、認(rèn)知能力降低、語言功能喪失、行為和感情活動(dòng)異常。AD的病理特征包括神經(jīng)元數(shù)量減少,顆�？张葑冃�、淀粉樣斑塊和神經(jīng)纖維纏結(jié)。AD的發(fā)病原因十分復(fù)雜,可能是多種因素相互作用的結(jié)果,迄今為止,其確切的發(fā)病機(jī)理還是一個(gè)未解之謎。 淀粉樣蛋白Aβ (amyloid beta peptide)是AD患者腦中老年斑(senile plaques,SP)的主要組成成分,在AD的發(fā)病機(jī)制的研究中占據(jù)著中心地位。在AD患者的腦內(nèi),Aβ由淀粉樣前體蛋白APP(amyloid precursor protein, APP)酶切產(chǎn)生,釋放進(jìn)入突觸,與同樣釋放進(jìn)入突觸中的游離狀態(tài)的Cu2+,Zn2+等金屬離子發(fā)生作用。在AD病人腦中,金屬離子(Cu2+, Zn2+)能夠誘導(dǎo)Ap聚集,同時(shí)促進(jìn)自由基的產(chǎn)生,進(jìn)一步加劇細(xì)胞毒性。與人淀粉樣蛋白(human amyloid beta, hAβ)的氨基酸序列相比,鼠淀粉樣蛋白(mouse amyloid beta,mAβ)的氨基酸序列發(fā)現(xiàn)了三個(gè)位點(diǎn)的氨基酸突變,即第五位的精氨酸變成了甘氨酸(R5G),第十位的酪氨酸變成了苯丙氨酸(Y1OF)和第十三位的組氨酸變成了精氨酸(H13R)。成年鼠類的大腦中沒有發(fā)現(xiàn)老年斑,可能與這三個(gè)位點(diǎn)的氨基酸密切相關(guān)。研究表明,Y10F-Aβ1-40的神經(jīng)細(xì)胞毒性比野生型Aβ1-40弱,表明Ap中第10位的酪氨酸在Ap的神經(jīng)細(xì)胞毒性中發(fā)揮著重要的作用。除了Ap在腦中的聚集以外,AD的細(xì)胞病理學(xué)特征還包括血紅素代謝紊亂。體外實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)合成的Aβ通過Arg5和His13與血紅素結(jié)合后形成具有過氧化物酶活性復(fù)合物。通過比較mAp和hAβ的性質(zhì)和神經(jīng)細(xì)胞毒性的差異,我們?cè)噲D了解成年鼠大腦中沒有淀粉樣斑塊的原因及其相關(guān)分子機(jī)制。通過原核表達(dá)系統(tǒng)獲得了mAp和hAp,我們通過圓二色譜,硫磺素?zé)晒夤庾V,ANS熒光光譜和透射電鏡檢測(cè)了mAp和hAp的聚集情況。細(xì)胞層次上使用熒光探針檢測(cè)了ROS產(chǎn)生情況,同時(shí)測(cè)定了細(xì)胞活性。我們還監(jiān)測(cè)了mAp和hAp與Heme的結(jié)合以及形成的復(fù)合物的過氧化物酶活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于hAp而言,mAp聚集生成淀粉樣纖維的能力較弱和疏水能力都較小。透射電鏡顯示,mAp聚集形成稀少狹長(zhǎng)的纖維。mAp的神經(jīng)細(xì)胞毒性更低,可能的原因?yàn)閙Ap誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生的ROS更少。相對(duì)于hAβ與Heme形成的復(fù)合物,mAβ與Heme形成的復(fù)合物在412nm處沒有特征吸收峰,過氧化物酶活性較低。我們推測(cè),鼠大腦中沒有淀粉樣斑塊的原因?yàn)閙Ap聚集形成纖維的能力弱和神經(jīng)細(xì)胞的毒性低。 現(xiàn)在已知Ap在某些人群中具有基因突變的現(xiàn)象,這些突變會(huì)導(dǎo)致人群中早發(fā)性AD。與野生型的人淀粉樣蛋白氨基酸序列相比,部分荷蘭人中第22位的谷酸胺變成了谷氨酰胺(E22Q),部分大阪人中第22位的谷氨酸缺失(AE22)。我們采用分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)工程技術(shù)獲得了高純度的E22Q-Aβ1-42和ΔE22Aβ1-42。通過圓二色譜,硫磺素?zé)晒夤庾V,ANS熒光光譜和透射電鏡檢測(cè)了E22Q-Aβ1-42和△E22Aβ1-42的聚集情況。細(xì)胞層次上使用熒光探針檢測(cè)了ROS產(chǎn)生情況,同時(shí)測(cè)定了細(xì)胞活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于hAβ1-42而言,E22Q-Aβ1-42和△E22Aβ1-42聚集生成淀粉樣纖維的能力和疏水能力都變?nèi)�。E22Q-Aβ1-42和△E22Aβ1-42的神經(jīng)細(xì)胞毒性比野生型Aβ1-42更高,可能的原因?yàn)镋22Q-Aβ1-42和△E22Aβ1-42誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生的更多ROS。 小角X射線散射可以用來測(cè)量顆粒大小為1-100nm的粒子的分布,而Aβ聚集后,其顆粒粒徑恰好在這個(gè)范圍。因此,我們采用小角X射線散射研究了Aβ的顆粒隨時(shí)間的分布情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著時(shí)間的增加,Ap逐漸聚集,旋轉(zhuǎn)半徑逐漸增大。加入金屬離子(Cu2+和Zn2+)后,Aβ的聚集速度加快。 本論文的研究結(jié)果為理解阿爾茨海默病的發(fā)病分子機(jī)制和疾病的防治提供了信息思路和理論依據(jù)
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【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R749.16

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;Upregulation of Divalent Metal Transporter 1 (DMT1) Is Involved in Amyloid Precursor Protein Processing and Aβ Generation[J];生物物理學(xué)報(bào);2009年S1期

2 李志紅;;X光小角散射理論的研究[J];云南冶金;2006年04期

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本文編號(hào)：2343282