P-ERK信号通路在抑制铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用制造技术

本发明专利技术属医学生物学技术领域，提供P‑ERK信号通路在抑制铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用。抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用，抑制剂为抑制P‑ERK信号通路。抑制P‑ERK信号通路为抑制或降低P‑ERK表达。抑制或降低P‑ERK表达为使P‑ERK mRNA水平降低或使P‑ERK蛋白水平降低。所述抑制剂为ERK活化抑制剂U0126‑EtOH。本发明专利技术为铝导致的神经细胞损伤提供了新的药物靶点，对临床上有效改善麦芽酚铝导致的神经细胞毒性，为认知功能损伤的防治提出科学依据。利用本发明专利技术，通过监测相关信号通路，方便快捷评估药物改善麦芽酚铝导致的神经细胞毒性的效果。

【技术实现步骤摘要】
P-ERK信号通路在抑制铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用
本专利技术属于医学生物学
，具体涉及P-ERK信号通路在抑制铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用。
技术介绍
在人类生产和生活环境中，金属的应用非常广泛，其中金属元素铝由于储量丰富，具有优良的性能，因此其在工业和生活中的应用更加广泛。铝的广泛应用，使得人类很容易通过空气、食物和饮用水接触到铝。然而，目前铝在体内的生理作用尚不清楚，但已有多项研究表明过多铝暴露可以引起机体多个器官或系统的损伤，其中铝的神经毒性是目前铝毒性的研究热点，许多学者发现过量铝暴露可以引起神经细胞损伤甚至死亡，导致神经细胞功能丧失，且随着铝暴露剂量的增加损伤更严重。其中有研究发现铝对神经细胞的毒性主要与tau蛋白的异常磷酸化有关。此外，课题组前期研究发现铝导致的认知功能障碍，即铝的神经毒性与外周血中磷酸化tau蛋白水平密切相关。因此铝的神经毒性与铝致tau蛋白异常磷酸化有关，但铝导致tau蛋白异常磷酸化的分子机制尚不清楚。Tau蛋白主要存在于神经系统中，是一种神经元微管相关蛋白(Microtubule-associaltedprotein，MAP)，其主要分布在大脑的额叶、颞叶、海马和内嗅区的神经元。正常脑中tau蛋白的生理功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管，维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导微管成束，从而参与神经元的构建与神经信号的传导。在生理条件下，tau蛋白的功能由约30个残基的磷酸化水平，其中大部分是苏氨酸(pThr)或丝氨酸(pSer)位点，因此在正常的机体，tau蛋白处于低磷酸化状态。在病理条件下，tau蛋白经过异常的翻译后修饰，使tau蛋白的磷酸化程度增加至正常大脑的3-4倍，这种过度磷酸化的tau蛋白结合微管的能力显著降低，从而导致微管解体。从微管解离的tau蛋白在一些聚集诱导剂作用下更易发生错误折叠和聚集，被聚合成致病性的双螺旋细丝(PHF)，最后与直丝(SF)混合，形成神经原纤维缠结(NFT)，导致神经元毒性和认知障碍。在tau蛋白抗体中，已知单抗tau5结合在tau的中间区域，而确切的表位尚未报道。有研究发现tau-5抗体可以识别所有的tau蛋白，可指示细胞或机体内的总tau蛋白表达量。有研究提出双螺旋细丝是定义阿尔茨海默病患者大脑损伤的组织病理标志，PHF作为神经原纤维缠结的前期阶段代表蛋白质稳定和细胞内稳态被破坏的阶段。双螺旋细丝主要是由过度磷酸化的tau蛋白组成，同时免疫学和直接化学研究已经确定tau丝氨酸396是PHF的一个磷酸化位点，而且用含有磷酸化的丝氨酸396的tau肽证明了这个位点可以被单克隆抗体PHF识别，因此我们可以采用单抗tau-Ser396识别PHF，用于检测细胞内双螺旋细丝的表达量，以此反应神经细胞损伤程度。此外，PHF继续聚集形成神经原纤维缠结NFT，NFT作为神经损伤的终末标志物，可以根据NFT含量评估神经损伤程度。据报道，tau蛋白过度磷酸化甚至可以导致神经细胞死亡。此外，有研究发现tau蛋白磷酸化聚集被抑制，其认知障碍和神经元损伤均可改善。上述研究提示tau蛋白与神经毒性密切相关。蛋白激酶和磷酸酶系统的调节失衡是导致Tau蛋白异常磷酸化的直接原因。现已知，催化Tau蛋白磷酸化的蛋白激酶有多种，其中细胞外调节蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases，ERK)是调控tau蛋白磷酸化水平的关键酶，细胞外调节蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases，ERK)属于MAPK通路的一员，是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。MEK作为ERK的上游蛋白，通过两个调控位点Tyr204/187和Thr202/185的磷酸化激活ERK。ERK在调节神经元的增殖、分化和提高学习记忆等方面有非常重要的作用。ERK的过度激活已被证明可诱发各种疾病，包括癌症、炎症、发育障碍和神经系统疾病等。活化的ERK可以调控微管相关蛋白在细胞质中磷酸化，维持细胞形态和细胞骨架的稳态。此外，有研究发现活化(双重磷酸化)形式的ERK与AD脑中的早期神经纤维变化存在共定位。通过检测在AD患者脑脊液样本，发现磷酸化的细胞外信号调节激酶(P-ERK)与磷酸化tau密切相关。有研究发现神经退行性疾病患者脑脊液tau蛋白的表达与ERK密切相关，提示ERK可能成为新的神经退行疾病生物标志物。此外，有研究发现，铝暴露可能诱导大鼠脑内ERK的激活，引起学习记忆障碍。而且，ERK抑制剂(U0126)可以逆转氯化铝诱导的细胞凋亡和氧化应激等。因此我们推测铝导致的tau蛋白过度磷酸化可能与ERK的活化相关。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了P-ERK信号通路在抑制铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用。本专利技术由如下技术方案实现的：抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用，所述抑制剂为抑制P-ERK信号通路。所述抑制P-ERK信号通路为抑制或降低P-ERK表达。所述抑制或降低P-ERK表达为使P-ERK蛋白水平降低。所述抑制剂为ERK活化抑制剂U0126-EtOH。所述ERK活化抑制剂U0126-EtOH浓度为50μmol/L。本专利技术采用PC12细胞，利用Al(mal)3构建tau蛋白过度磷酸化模型，采用ERK活化抑制剂(U0126)过表达对细胞进行干预，通过qT-PCR检测mRNA-ERK的表达，WesternBlot检测ERK、P-ERK、tau5、PHF(tau-Ser396)、NFT(tau-Ser202,Thr205)的表达情况。为揭示铝致tau蛋白过度磷酸化的分子机制提供实验室线索。与现有技术相比，本专利技术为铝导致的神经细胞损伤提供了新的药物靶点，对临床上有效改善铝导致的神经细胞毒性，为认知功能损伤的防治提出科学依据。利用本专利技术，通过监测相关信号通路，可以方便快捷评估药物改善麦芽酚铝导致的神经细胞毒性的效果。附图说明图1为不同Al(mal)3浓度处理后细胞内铝离子荧光信号；图2为不同Al(mal)3浓度处理后的细胞活力，图中：不同字母表示差别有统计学意义，P<0.05；图3为不同Al(mal)3浓度处理后的细胞形态；图4为不同Al(mal)3浓度处理后mRNA-ERK的表达量，图中字母不同表示差别有统计学意义P<0.05；图5为不同Al(mal)3浓度处理后P-ERK蛋白的相对表达量；图中字母不同表示差别有统计学意义P<0.05；图6为不同Al(mal)3浓度处理后tau蛋白、PHF蛋白、NFT蛋白的相对表达量，图中字母不同表示差别有统计学意义P<0.05；图7为不同Al(mal)3浓度处理后PC12细胞内tau5的荧光信号；图8为不同Al(mal)3浓度处理后PC12细胞内PHF的荧光信号；图9为不同Al(mal)3浓度处理后PC12细胞内NFT的荧光信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用，其特征在于：所述抑制剂为抑制P-ERK信号通路。/n

【技术特征摘要】
1.抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用，其特征在于：所述抑制剂为抑制P-ERK信号通路。


2.根据权利要求1所述的抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸化和细胞毒性中的应用，其特征在于：所述抑制P-ERK信号通路为抑制或降低P-ERK表达。


3.根据权利要求1所述的抑制剂在降低铝导致的tau蛋白异常磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：路小婷，张云玮，宋静，王林平，韩笑，宦佳萍，
申请(专利权)人：山西医科大学，
类型：发明
国别省市：山西;14