雷帕霉素通过激活LC3介导的细胞自噬改善ApoE4/5×FAD小鼠的认知功能

目的:探讨表达不同人载脂蛋白E(ApoE)亚型的5个家族性阿尔茨海默病(FAD)突变基因(5×FAD)转基因小鼠(EFAD小鼠)的海马组织细胞自噬功能是否存在差异,以及雷帕霉素能否通过增强细胞自噬减少β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积而改善EFAD小鼠的认知功能.方法:6月龄ApoE3/5×FAD(E3FAD)小鼠和ApoE4/5×FAD(E4FAD)小鼠每日给予雷帕霉素(1 mg/kg)灌胃,持续6周,给药结束后通过Morris水迷宫检测小鼠的学习记忆能力,透射电镜观察各组自噬体超微结构特点,免疫组织化学染色法观察脑内淀粉样斑块沉积情况,Western blot方法检测海马内自噬相关蛋白p-mTOR和LC3-II的表达,ELISA法测定海马组织可溶性和不溶性Aβ1-42水平.结果:与溶媒组E3FAD小鼠相比,溶媒组E4FAD小鼠Morris水迷宫训练潜伏期延长(P<0.05),探索实验时穿越平台次数少(P<0.05),距离平台平均距离更长(P<0.05).雷帕霉素干预可改善E3FAD和E4FAD小鼠的认知功能,降低2组小鼠海马组织可溶性Aβ1-42水平和E4FAD小鼠海马组织不溶性Aβ1-42水平(P<0.05),缩小了E3FAD和E4FAD小鼠之间的认知差距(P<0.01).同时,溶媒组E4FAD小鼠马组织自噬标志物LC3-II表达比E3FAD小鼠低(P<0.05),雷帕霉素可降低E3FAD和E4FAD小鼠海马组织p-mTOR水平(在E4FAD小鼠中作用更为明显)、升高LC3-II表达、增强细胞自噬功能(P<0.05).结论:ApoE4加重了5×FAD转基因小鼠的认知功能障碍,增加了脑内Aβ沉积和细胞自噬.雷帕霉素通过抑制mTOR、激活LC3介导的自噬减轻Aβ沉积,从而改善EFAD小鼠的认知功能.