背景:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是最常见的神经退行性疾病,其主要神经病理学特征包括细胞外神经炎性斑(senile plagues,SPs,又称老年斑)、细胞内神经元纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs)以及由此造成的神经元和神经突触的缺失。AD的病因及其发病过程仍未彻底阐明,但目前已确定Aβ沉积是老年斑的主要成分,而tau蛋白过度磷酸化导致神经元纤维缠结。神经生长因子(NGF)已用来治疗AD并进入II期临床试验。而研究发现介导NGF由前体NGF转化而来的Furin在AD脑中也降低。Furin是一种前体蛋白转化酶,它还催化脑源性神经生长因子(BDNF)前体和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的成熟。这表明Furin在AD发病中的作用可能远大于NGF。目的:本研究(1)通过建立稳定表达Furin的神经元细胞系,分析Furin与细胞凋亡、内质网应激之间的关系以及Furin对Abeta代谢的影响;(2)通过真核表达质粒NPAS4转染原代神经元,分析NPAS4与tau蛋白清除之间的关系,基本解明Furin和NPAS4在AD病理环节中的作用及机制,为筛选治疗AD的靶分子奠定基础。方法:神经元细胞系sh-sy5y转染furin后经过筛选建立稳定表达furin的细胞系,然后采用免疫印迹(westernblot,wb)方法检测自噬、凋亡、内质网应激及其abeta代谢相关分子。通过真核表达质粒npas4转染原代神经元,采用免疫荧光(immunofluorescence,if)和免疫印迹(westernblot,wb)方法分析自噬相关分子的变化及其tau蛋白表达情况,然后用自噬药物处理细胞后wb检测tau蛋白变化。结果:(1)furin过表达能诱导自噬、保护氧化应激诱导的凋亡、抑制内质网应激。我们还发现,在稳定表达furin的细胞中,ire1α的磷酸化显著增加,在h2o2和tunicamycin存在时更加明显。但perk、atf6的变化不显著,提示furin选择性激活了ire1α,但这一现象还需要动物实验验证。(2)jnk和erk是ire1α的下游分子,ire1α在ers时独立促进了依赖于jnk的自噬,且这种作用只依赖于ire1α的激酶活性,而与ire1α的内切酶活性无关。结果提示ire1α可能是通过jnk/erk调节自噬的。因此我们推测furin促进自噬的作用可能与ire1α-jnk/erk通路有关。(3)furin能影响app代谢酶类和减少aβ产生。根据以上结果我们推测:furin一方面通过bdnf促进神经元树突生长和学习和记忆,并对抗氧化应激损伤和凋亡;另一方面furin通过ire1α-自噬途径,以及通过影响adam10/ps1活性,最终减轻aβ沉积,从而改善ad的认知障碍。(4)npas4过表达诱导神经元自噬。cq处理后lc3-ii和p62蛋白水平增加比npas4组更明显,说明npas4能诱导自噬通量。(5)自噬抑制(3-ma或cq)或诱导(血清饥饿)后,我们发现,血清饥饿诱导的自噬降低了内源性总的和磷酸化tau蛋白水平,在NPAS4过表达时这一现象更加明显。3-MA或CQ处理后内源性总的和磷酸化tau蛋白均升高,但是NPAS4过表达反转了它的提高。这些结果表明自噬活性提高对tau蛋白的清除是有益的。(6)我们用MG132抑制UPS后发现tau清除被抑制,同时MG132并没有影响自噬(LC3-II没变),暗示出NPAS4可能通过一个未知的UPS机制清除tau蛋白。(7)NPAS4并没有影响使tau磷酸化的激酶。结论:Furin一方面通过BDNF促进神经元树突生长和学习和记忆,并对抗氧化应激损伤和凋亡;另一方面Furin通过IRE1α-自噬途径,以及通过影响ADAM10/PS1活性,最终减轻Aβ沉积,从而改善AD的认知障碍。NPAS4过表达能诱导自噬并降低内源性tau表达,且这一机制由自噬介导。Tau蛋白尤其是磷酸化tau蛋白的清除对于治疗AD等tau病具有重要意义。因此本研究的发现可能对于神经退行性疾病的治疗提供新的思路。