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华中科技大学
博士学位论文
脑红蛋白通过激活蛋白激酶B信号途径减轻阿尔茨海默病样
Tau蛋白过度磷酸化
姓名:陈立铭
申请学位级别:博士
专业:病理学与病理生理学
指导教师:王建枝
2011-05
华中科技大学博士学位论文

摘要
背景:脑红蛋白(Neuroglobin, Ngb)是 2000 年由德国学者 T. Burmester
等发现的血红素携氧呼吸蛋白家族新成员,该发现打破了携氧蛋白只存在
于血液和肌肉中的传统概念。由于 Ngb 主要分布在中枢(包括皮质,海
马,丘脑,下丘脑等)和外周神经系统(脊髓,视网膜),故命名为脑红
蛋白。阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是一种与年龄相关进行性
神经元大量“丢失”的退行性疾病,在老龄化社会中 AD 带来严重的社会
和家庭负担。AD 的特征性脑病变分别是以β−淀粉肽(β-amyloid,Aβ)
沉积形成的老年斑和以过度磷酸化的 Tau 蛋白堆积形成的神经原纤维缠
结(Neurofibrillary tangle, NFT)。最近国外的研究报道,Ngb 可保护神经
元免于 Aβ的损伤作用。然而,Ngb 是否影响 Tau 蛋白磷酸化尚未见报道。
目的: 探讨 Ngb 是否与 Tau 蛋白磷酸化水平相关,过表达 Ngb 是否
能够减轻 Tau 蛋白磷酸化并阐述其机制。
方法:本实验采用免疫印迹(Western blotting)技术和免疫荧光双标
技术检测 AD 样转基因鼠脑中 Ngb 表达水平和 Tau 蛋白磷酸化水平以及
它们的共定位。在细胞水平利用质粒转染技术在 HEK293/Tau 细胞中过表
达 Ngb,然后免疫印迹和免疫荧光双标检测 Tau 蛋白磷酸化水平以及与
Tau 蛋白磷酸化水平的相关磷酸激酶活性。
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结果:在本研究中,我们发现 Ngb 表达水平在 Tg2576(一种国际公
认的过表达突变淀粉样蛋白前体的 AD 模型小鼠)和 TgMAPt 小鼠(一种
表达人源性 Tau 蛋白模型小鼠)中显著下降,且 Ngb 的表达水平与 Tau
蛋白磷酸化程度呈负相关。在药物激活和质粒转染过表达糖原合酶激酶
3β(GSK-3β),一种重要的 Tau 蛋白激酶,诱导 Tau 蛋白过度磷酸化的细
胞模型中,过表达 Ngb 在多个 AD 相关磷酸化位点减轻了 Tau 蛋白过度
磷酸化。Ngb 通过激活蛋白激酶 B(protein kinase B, or Akt)而达到对
GSK-3β的抑制,从而减轻 Tau 蛋白磷酸化。同时,抑制 Akt 可逆转 Ngb
对 Tau 蛋白的去磷酸化作用。
结论:本研究结果表明,Ngb 可通过激活 Akt 信号途径减轻 Tau 蛋白
过度磷酸化,提示 Ngb 可能作为一种新的 AD 药物研发靶点。
关键词:脑红蛋白;阿尔茨海默病;Tau;磷酸化;糖原合酶激酶 3β;
蛋白激酶 B




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Abstract
Neuroglobin (Ngb) is a recently identified member of hemoglobin family,
distributed mainly in central and peripheral nervous systems. Recent studies
suggest that Ngb can protect neural cells from β-amyloid-induced toxicity in
Alzheimer disease (AD). Hyperphosphorylation of tau is another characterized
pathological hallmark in the AD brains, however, it is not reported whether
Ngb also affects tau phosphorylation. Here, we found that the level of Ngb
was significantly reduced in Tg2576 mice (a recognized mouse model of AD)
and TgMAPt mice, and the level of Ngb was negatively correlated with tau
phosphorylation. Overexpression of Ngb attenuates