作者：王思珍，逻辑神经科学
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海马病变（hippocampallesions）是阿尔茨海默症（Alzheimer’sdisease，AD）的一种早期典型病理，表现出记忆功能下降。然而，在AD中，海马突触损伤的确切分子机制尚未被完全阐明，而且，目前也尚未有有效的治疗策略来改善AD海马突触的这种缺陷。
生长激素促分泌素受体1α（growthhormonesecretagoguereceptor，GHSR1α，亦称胃饥饿素（ghrelin，一种胃肠道激素）受体）是G蛋白偶联受体（Gprotein–coupledreceptor，GPCR）家族中的重要一员。GHSR1a除了在垂体和下丘脑中大量表达之外，也表达于海马结构（包括：齿状回（dentategyrus）和海马本部（Ammon’shorn）/海马），这暗示着GHSR1α与海马功能之间具有特定的关联性。而且，多项研究也证明了海马ghrelin/GHSR1a信号通路在学习、进食的机动和快感、以及海马突触生理学中的特殊作用。GHSR1a调控下的DRD1信号通路对开启海马突触重组（通过Gaq-Ca2+信号途径，其会激活Ca2+/钙调素依赖蛋白激酶II（Ca2+/calmodulin-dependentproteinkinaseII，CaMKII)）也十分分重要。
这些结果都表明了GHSR1ɑ在海马突触功能方面的重要作用：GHSR1ɑ功能障碍是否是AD海马突触功能障碍的原因呢？
有趣的是，J.J.Sevigny和R.S,Seminara等人的研究表明，在AD患者、AD动物模型以及细胞模型中，GHSR1ɑ的激活效应表现出不一致。然而，在HengDu实验室的一项针对轻度认知障碍（mildcognitiveimpairment，MCI）患者的研究中，却发现认知能力与酰基化的胃饥饿素的循环呈负相关。
这些结果进一步提示，在AD中，外源性和内源性配体对海马GHSR1ɑ的激活可能不敏感。因此，进一步阐明AD中海马GHSR1ɑ的确切功能将有助于我们对AD海马病理的具体分子机制的认知。
年8月14日，发表于ScienceTranslationalMedicine（最新IF=17.）上的一项前沿性研究成果中，JingTian（第一作者，（美国）德克萨斯大学，（中国）山东第医院）、LanGuo（共同第一作者，同上）、以及HengDu（杜蘅,通讯作者，（美国）德克萨斯大学）等人旨在探究GHSR1ɑ在AD海马病理分子机制中的具体作用。最终阐明了AD海马易损性的机制；而且，在诱导剂条件下，GHSR1ɑ/DRD1的共激活很有可能是治疗AD的一种有效策略。该（Sci.Transl.Med.在线封面）文章的标题为Disruptedhippocampalgrowthhormonesecretagoguereceptor1ɑinteractionwithdopaminereceptorD1playsaroleinAlzheimer’sdisease。
首先，为了确定AD患者海马中GHSR1ɑ蛋白水平是否发生了改变。于是，JingTian等人对4例AD患者和4例健康者的死后海马组织进行了免疫组化和膜印迹实验，同时，又在4-9月大的5×FAD小鼠和人胚胎肾（humanembryonickidney，HEK）T细胞中进行了观察。结果表明β-淀粉样蛋白（β-amyloid，Aβ）能够与GHSR1ɑ发生相互作用，形成Aβ/GHSR1ɑ复合体，而且Ghsr1ɑ的第42-位氨基酸残基对于与Aβ的结合至关重要(Fig.1)。
Fig.1.AβphysicallyinteractswithGHSR1ɑa
为了进一步确定Aβ与GHSR1ɑ的相互作用是否会影响Ghsr1ɑ的功能。因此，他们进行了荧光素砷化发夹结合剂荧光共振能量转移实验（fluoresceinarsenicalhairpinbinder（FlAsH）–basedfluorescenceresonanceenergytransfer（FRET）assay，FlAsH-basedFRET）（这一方法可最小化对GPCR活性检测的干扰）来检测Aβ富集区的Ghsr1ɑ活性。发现寡聚体Aβ42与Ghsr1ɑ的相互作用会消减Ghsr1ɑ的功能(Fig.2)。
Fig.2.InteractionwithAβdisruptsGHSR1ɑactivity.
同时，因为，GHSR1ɑ能够与DRD1形成复合物，进而调控DRD1介导的海马突触强度和记忆功能。所以，JingTian等人在HEKT细胞共表达了Ghsr1ɑ和Drd来确定寡聚体的Aβ42是否会影响GHSR1ɑ/DRD1的异源二聚体化，也检测了在临床上GHSR1ɑ/DRD1的相互作用是否发生了改变。结果证实在AD关联条件下，Aβ介导的GHSR1ɑ水平异常极有可能会影响海马GHSR1ɑ/DRD1的相互作用(Fig.2)。
Fig.3.LossofGhsrɑreplicatesAD-likephenotypes.
紧接着，他们在4-9月大的小鼠模型（Ghsrnull,nontransgenic(nonTg),5×FADandGhsrnull/5×FADmice）中观察到了Aβ介导的GHSR1ɑ水平异常会致使5×FAD小鼠的海马突触缺陷以及认知功能下降；而且，在5×FAD小鼠中GHSR1ɑ水平异常会恶化Drd1-relatedCaMKII信号通路(Fig.3)。
Fig.4.CombinedGhsr1ɑ/Drd1activationrescueshippocampalsynapseinvitro.
同时，他们又在培养的5×FAD小鼠海马神经元分别添加Ghsr1ɑ和Drd1活性诱导剂MK（一种非肽饥饿素类似化合物，比胃饥饿素具有更高的效力）与SKF。结果显示在AD海马突触损伤中DRD1调控的GHSR1ɑ表达异常，并且，GHSR1a和DRD1联合激活可以挽救Aβ引起的海马突触功能缺损(Fig.4)。
Fig.5.CoactivationofGhsr1ɑandDrd1preservesGhsr1ɑactivityfromAβtoxicity.
研究者们又在HEKT细胞中单独（/与Drd1）表达（/共表达）Ghsr1FIAsH/ECFP，来进一步确定特异性的GHSR1a/Drd1共激活是否由GHSR1a活性所调节。结果证实是通过削弱Aβ与Ghsr1a之间的相互作用来维持Ghsr1a活性，进而调控这种共激活(Fig.5)。
Fig.6.CombinedGhsr1ɑ/Drd1activationprotectshippocampalsynapseandcognitioninvivo.
而且，在模型体内实验中，他们发现两种诱导剂能够促使小鼠齿状回双皮质素（doublecortin，一种神经发生（neurogenesis）标记物）阳性神经元数量的增多(Fig.6)。最后，研究人员证实了在两种诱导剂帮助下，GHSR1a/DRD1的联合激活能够改善小鼠的突触功能和记忆功能，而且，这种改善不受海马淀粉样变性（Aβ生成和积累）或tau病理的影响(Fig.7)。
Fig.7.Hippocampalamyloidosisandtauphosphorylationremainunalteredintreated5×FADmice.
总的来说，JingTian等人的这项出色成果成功揭示出了AD中GHSR1a表达异常对海马突触损伤调控的分子机制；特性性地针对这一病理机制，且在诱导剂条件下，GHSR1ɑ/DRD1的联合激活很有可能是治疗AD的一种有效策略。
文献参考
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