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背景:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性发展的中枢神经系统退行性疾病,常在65岁以上人群中发病,临床表现为记忆、空间定向能力障碍,性格改变等,严重影响着患者的生活状态。尽管很多国家对此提供了大量医疗护理和资金援助,但是对于临床防治至今仍缺乏高度个体化并有效的药物和治疗策略。大脑发育调节脑蛋白(Developmentally regulated brain protein,Drebrin,Dbn,在小鼠脑中简称为Dbnl)广泛存在于神经元胞质尤其是树突,是一种肌动蛋白(actin)结合蛋白,具有调节神经突触形态,参与长时程记忆(long-termmemory)等作用。大量实验集中在对Drebrin上游蛋白的检测,而缺乏其和AD之间关系的在体研究。因此,本研究拟测试AD模型小鼠(APPswe/PSl△E9,APP/PS1)脑海马Drebrin与其行为学的关系,以及Drebrin在海马高表达对AD小鼠的影响,以期对AD的防治提供一些支持。方法:本研究检测了 4、8、12、16月龄AD小鼠的行为学表现(包括Morris水迷宫,开放旷场实验,新物体识别实验),并用免疫印迹方法检测了 Drebirn在不同年龄组AD小鼠和12月龄Wild-type(WT)小鼠脑海马的表达水平。我们将不同年龄AD小鼠的部分行为学实验数据和相应的Drebrin表达结果应用Pearson相关性分析方法进行了相关性分析。其后,将Drebrin表达载体rAAV9-Dbnl注射入2月龄AD小鼠脑海马,使其在注射区域维持长时间的高表达。在小鼠将近8月龄时,对其进行行为学测试,和对照AD小鼠、WT小鼠比较;随机选取各组部分小鼠应用小动物脑部PET/CT(MicroPET/CT)检测葡萄糖摄取情况,选取海马和皮层区域作为兴趣区(regions of interest,ROI)统计葡萄糖利用率。最后将小鼠脑组织用于病理学实验,以免疫组织化学或免疫组织荧光染色方法检测小鼠脑海马区域Drebrin表达情况,β淀粉样肽(Amyloid β,Aβ)斑块沉积情况,星形胶质细胞标志物GFAP(glial fibrillary acidic protein,GFAP),纤维状肌动蛋白(Filamentous actin,F-actin),N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid,NMDA)型谷氨酸受体 1(NMDA-type glutamate receptors,NMDAR1),微管结合蛋白 2(microtubule-associated protein 2,MAP2),突触素1(synapsinl,Synl)在脑中变化情况。结果:实验发现4-16月龄AD小鼠学习记忆和空间探索能力随年龄增长而明显下降,在开放旷场测试中直立次数和新物体识别指数也呈下降趋势。免疫印迹检测结果显示海马Drebrin表达水平与年龄呈负相关。Pearson相关性分析结果表明海马Drebrin表达水平和其行为学表现具有明显相关性。免疫组织化学结果发现Drebrin在注射表达载体小鼠脑海马表达明显增多,行为学结果显示高表达Drebrin的AD小鼠其认知能力得到明显的改善,MicroPET/CT显示ROI葡萄糖摄取率较对照AD小鼠升高。病理学检测发现高表达Drebrin的AD小鼠脑海马Aβ斑块和GFAP明显减少,F-actin,MAP2显著增加,NMDAR1,Synl未见明显变化。结论:Drebrin蛋白表达水平在成年AD小鼠脑海马随年龄增加而降低,尤其在12月龄-16月龄明显;行为学测试结果表明,AD小鼠认知能力和空间定位能力随年龄增长显著下降;相关性分析结果显示不同年龄AD小鼠海马Drebrin表达水平和行为学表现具有显著相关性;海马中高效表达Drebrin的AD小鼠认知能力和葡萄糖利用较对照AD小鼠明显改善;小鼠注射区域Aβ斑块和星形胶质细胞活化明显减轻,神经元微管结合蛋白和F-actin明显增加。提示Drebrin表达增加可能促进MAP2发挥稳定神经元树突结构和功能的作用,通过调节F-actin和神经微管的相互作用改善小鼠的记忆,或可为AD的基因治疗和研究提供一些有价值的实验资料。背景:大脑发育调节脑蛋白(Drebrin,Dbn)广泛分布在神经元胞质尤其在树突棘,是一种肌动蛋白结合蛋白,研究发现其在细胞的迁移、突触的发生和可塑性中起到重要作用。海马区LTP记忆活动伴随着突触的重塑,在此过程中神经元接受刺激后兴奋性突触后电位增大并可保持数小时。Drebrin可与纤维状肌动蛋白在突触后致密区结合形成复合物,具有维持LTP记忆的作用。尽管Drebrin在脑内多部位均有分布,但脑海马是其主要的分布部位。在一些认知障碍的疾病常出现Drebrin的异常,因而常被用于评价记忆相关疾病的严重程度。有研究报道,在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)患者脑海马和皮层中Drebrin明显减少。已有研究在Wild-type小鼠敲除Drebrin,通过电生理、病理实验观察了对小鼠脑内分子的影响,但仍缺乏行为学、葡萄糖代谢等实验佐证,并缺乏在转基因小鼠如AD模型小鼠的研究。对于AD和Drebrin之间详细的关系仍需要更为细致的探索,是否Drebrin下调是影响AD的关键因素仍然不明确。方法:在本文中,我们将Drebrin基因干扰的重组AAV质粒载体(rAAV-mDbn1-ShRNA)注射入3月龄APP/PS1阿尔茨海默病模型小鼠脑海马,成功地下调了该部位的Drebrin蛋白表达。并在同月龄AD小鼠相同部位注射同体积的rAAV对照质粒作为APP/PS1-control组,与未手术AD和WT小鼠在相同条件下饲养。在小鼠9月龄时,我们进行了 Morris水迷宫、开放旷场、新物体识别行为学测试,其后使用氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)进行小动物PET/CT(MicroPET/CT)检测脑内葡萄糖代谢,选择的ROI区域主要为海马。最后提取脑组织通过免疫组织化学、免疫荧光化学染色方法检测脑海马内Aβ、GFAP、PSD-95、MAP2、波形蛋白(vimentin)、连接蛋白(connexin43,Cox43)和Syn1的变化情况以探索海马内Drebrin表达下调后对相关蛋白的影响。结果:实验结果发现,Drebrin表达下调的AD小鼠行为学表现较差,主要为学习、记忆能力减低,尤其表现在空间探索实验中在目标象限中停留时间缩短,MicroPET/CT结果显示海马区域葡萄糖摄取率下降。免疫组织染色结果表明其Aβ和GFAP阳性区域面积具有小幅度增加,PSD-95和MAP2减少,vimentin显著增加。Cox43和Syn1未见明显改变。结论:Drebrin在AD小鼠脑海马下调使小鼠认知能力减低;Drebrin下调后脑海马区域葡萄糖利用率减低;AD小鼠脑海马缺乏Drebrin后,该区域PSD-95和MAP2蛋白表达降低;Drebrin在AD小鼠海马下调促进星形胶质细胞活化、Aβ沉积和vimentin增加,加重AD病理损伤。本研究或可为AD的防治和研究提供一些资料。