Dkk3过表达改善阿尔茨海默症小鼠的老年斑、认知障碍和脑部糖代谢

目的:Dkk3是WNT信号通路的调节蛋白,主要在小鼠和人的心脏及脑组织中表达.前期研究发现,Dkk3在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)小鼠模型及AD病人脑组织中表达显著降低.而以往研究报道,在AD疾病条件下,WNT信号通路中某些关键成分会下调,并与AD发生发展相关.然而,Dkk3如何作用于WNT信号,以及Dkk3对于AD的调节作用和分子机制尚不清楚.因此本研究拟利用已经建立的脑组织特异的Dkk3转基因小鼠和APPswe/PSΔE9双转基因AD模型小鼠,探究Dkk3对AD的调节作用及其分子机制.方法:RT-PCR法克隆小鼠Dkk3基因cDNA,将该基因插入PDGF启动子下游,构建转基因表达载体,通过显微注射法建立Dkk3转基因小鼠.PCR法鉴定转基因小鼠的基因型,Western blot检测Dkk3蛋白表达水平,确定Dkk3高表达首建鼠.Western blot和免疫荧光方法观察Dkk3于AD小鼠脑组织中的表达;开放旷场和Morris水迷宫检测小鼠自主行为和认知功能改变;硫磺素荧光染色和Aβ抗体免疫荧光染色观察小鼠脑组织老年斑病理变化,Western blot检测Aβ单体、二聚体表达水平;PET/CT检测小鼠脑部糖摄取的改变;Glut1抗体免疫荧光染色观察小鼠脑组织葡萄糖转运蛋白水平改变;Western blot检测Dkk3蛋白表达水平、tau过度磷酸化、WNT的信号通路关键分子的改变.结果:建立了脑组织特异表达的Dkk3转基因小鼠品系,同时通过杂交获得了Dkk3×APPswe/PSΔE9小鼠.免疫荧光显示Dkk3在小鼠脑皮质、海马等脑区神经元中表达,星形胶质细胞中不表达.Dkk3在AD小鼠和AD病人脑组织中均表达下调;Dkk3转基因表达改善AD小鼠的探究行为异常和认知功能缺陷;Dkk3转基因表达可导致AD小鼠脑内Aβ产量下降,老年斑大小、数量和沉积面积减少;Dkk3转基因表达增强AD小鼠脑部糖摄取,增加葡萄糖转运蛋白Glut1的表达;Dkk3转基因表达抑制GSK-3β活性、增加PKCβ1磷酸化水平.AD病人脑组织中也可见GSK-3β活性增强、PKCβ1磷酸化水平下降.结论:Dkk3是一个WNT通路的激动剂,DKK3转基因表达补偿了AD小鼠脑组织中的Dkk3表达下调,逆转了WNT信号下调,一定程度上延缓了AD的病理发展进程,改善了认知功能,提示Dkk3可成为AD治疗的一个潜在新靶点.