吉非贝齐（Gemfibrozil）激活PPARα受体，可减轻阿尔茨海默病MAPT小鼠模型中的tau蛋白相关神经病理病变

《Brain Research》：Activation of PPARα by gemfibrozil lowers tau-associated neuropathology in the MAPT mouse model of Alzheimer’s disease

PPARα激动剂gemfibrozil通过抑制tau磷酸化及神经炎症改善阿尔茨海默病小鼠认知功能，其作用依赖PPARα信号通路。

　　

Moumita Majumder|Debashis Dutta|Ramesh K. Paidi|Kalipada Pahan

美国伊利诺伊州芝加哥拉什大学医学中心神经科学系

摘要

目前的理论认为，抑制tau蛋白的积累及其相关的神经病理变化可能是预防阿尔茨海默病（AD）中神经元丢失和认知功能障碍的有效策略。本研究展示了FDA批准的一种降脂药物以及过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）激动剂——吉非贝齐，在MAPT（PS19）阿尔茨海默病小鼠模型中的治疗潜力。该模型中神经元表达了人类tau蛋白的P301S突变形式。对MAPT小鼠进行每日口服吉非贝齐治疗可减少海马区（包括CA1和DG）中的总tau蛋白和磷酸化tau蛋白水平。同时，吉非贝齐治疗还能上调海马区的PPARα水平，并抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的增生。此外，吉非贝齐还能通过调节突触后蛋白PSD95的表达和海马组织中的钙流入来减轻突触可塑性的丧失。吉非贝齐通过PPARα途径减轻tau蛋白病理变化的机制得到了证实：在PPARα缺乏的MAPT小鼠中，tau蛋白和磷酸化tau蛋白的积累显著增加，而吉非贝齐治疗未能逆转这些病理变化。最后，吉非贝齐在疾病进展的症状期改善了MAPT小鼠的认知功能，但在PPARα缺乏的小鼠中未能逆转认知障碍。这些数据表明，吉非贝齐对MAPT小鼠的神经保护作用是通过PPARα介导的。此外，像吉非贝齐这样的小分子靶向PPARα可能具有对抗tau蛋白病理变化的潜在应用价值。

引言

在阿尔茨海默病（AD）的大脑中，微管相关蛋白tau（MAPT）的异常积累以及神经纤维缠结（NFT）的形成是继Aβ病理变化之后的标志性病理特征（Long和Holtzman，2019；Wang和Mandelkow，2016）。淀粉样斑块与细胞内tau蛋白病理变化之间的相互作用非常复杂，最终导致海马区和皮质区的神经元死亡（He等人，2018）。tau蛋白是神经元和少突胶质细胞中微管的结构成分（Guo等人，2017；Majumder和Dutta，2024）。然而，在患病的大脑中，tau蛋白被不同的激酶异常磷酸化，形成不溶性的有毒寡聚体和纤维，从而在受影响的神经元中形成缠结病理（Medina和Avila，2015）。最终，tau蛋白病理变化以一种典型的模式从内嗅皮层的II层扩散到海马体的齿状回（DG）区域（Goedert等人，2017）。随着疾病的进展，含有tau蛋白的NFTs会出现在新皮质区域，这表现为认知能力的下降。

在不同tau蛋白病理动物模型中进行的研究表明，小胶质细胞和星形胶质细胞的激活以及相关的神经炎症先于NFTs的形成（Maphis等人，2015；Yoshiyama等人，2007）。更重要的是，对人类AD大脑的研究表明，小胶质细胞的激活和tau蛋白的扩散在不同Braak阶段同时发生（Pascoal等人，2021）。显然，AD大脑中存在不同的机制，使得tau蛋白构象能够在疾病前驱期激活胶质细胞并引发神经炎症。在这方面，我们之前的研究通过证明tau纤维通过激活TLR2-MyD88通路来增强炎症基因的表达，为这一领域提供了重要信息（Dutta等人，2023）。此外，我们还发现炎症分子通过激活NF-κB通路来激活神经元中的tau蛋白表达，这表明炎症和tau蛋白积累之间存在正相关关系。类似地，也有其他机制存在，例如一项研究表明tau单体和纤维可以激活星形胶质细胞中的αVβ1整合素复合物，导致tau蛋白被内吞进入星形胶质细胞，从而引发炎症级联反应和神经毒性（Wang和Ye，2021）。研究表明，抑制小胶质细胞的炎症和活化小胶质细胞产生的外泌体可以防止AD动物大脑中病理tau蛋白的传播，进一步证实了胶质细胞在tau蛋白病理加重中的作用（Asai等人，2015；Wang等人，2022）。总体而言，预防异常的胶质细胞激活和神经炎症可能是逆转AD中tau蛋白介导的神经退行的有效方法（Auch等人，2004；Clayton等人，2021；Corbett等人，2012）。

称为过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）的核受体是一种重要的转录因子，它调控与AD多种病因途径相关的基因表达（Chandra等人，2019；Pahan，2006；Roy和Pahan，2015）。历史上，我们和其他研究者已经证明，PPARα激动剂可以减少AD 5XFAD小鼠模型中的淀粉样病变相关病理变化，包括斑块形成、神经炎症和突触功能障碍（Corbett等人，2015；Luo等人，2020；Paidi等人，2023；Raha等人，2021）。由于AD病理既包括淀粉样蛋白的形成也包括tau蛋白的积累，而后者主要与神经退行性和认知功能障碍有关，因此需要进一步研究以确定PPARα激活是否是调节AD多种病因和病理事件的有效方法。为了解决这个问题，我们在本研究中评估了著名的PPARα激动剂——吉非贝齐（GEM）在逆转AD P301S小鼠模型（MAPT）中的tau蛋白积累及相关病理变化（如胶质细胞激活、突触丢失和认知功能障碍）方面的效果。研究结果证实，吉非贝齐通过PPARα显著降低了病理tau蛋白的积累和相关病理变化，从而减轻了MAPT小鼠的认知障碍，这进一步表明PPARα可能是AD痴呆症中具有潜在疾病修饰作用的治疗靶点。

实验方法

化学试剂

研究中使用的一抗信息见补充表1。Cy2-和Cy5标记的二抗购自Jackson Immuno-Research Laboratories（西弗吉尼亚州West Grove）。生物素标记的二抗购自Vector Laboratories（加利福尼亚州Newark）。PCR试剂购自Thermo Fisher Scientific（马萨诸塞州Waltham）。吉非贝齐购自Sigma-Aldrich（密苏里州St. Louis）。

动物和吉非贝齐处理

成年C57BL6小鼠、PPARα^-/-小鼠（B6.129S4-Ppara^tm1Gonz/J）和PS19（MAPT）小鼠

结果

吉非贝齐的口服治疗可减少MAPT小鼠海马区的tau蛋白积累。 MAPT小鼠在6个月大时就会出现类似NFT的病理变化（Mirbaha等人，2022），而在8-9个月大时，CA1区的锥体神经元和DG区的颗粒神经元中会出现明显的NFT形成（Dutta等人，2023）。因此，为了验证吉非贝齐是否能减少海马区的tau蛋白积累，我们在6个月大时开始对其进行口服治疗。

讨论

关于AD发病机制的不同研究明确表明，淀粉样病变的诱导会引发疾病的早期神经退行性变化，而tau蛋白病理变化则发生在疾病进展的后期，这与神经退行性和认知功能障碍之间存在很强的正相关关系（Braak和Braak，1991；Scholl等人，2016）。这两种不同的但相互重叠的病理过程之间存在着复杂的关联。

作者贡献声明

Moumita Majumder：数据可视化、验证、方法学设计、实验实施、数据分析。Debashis Dutta：初稿撰写、验证、实验实施、数据分析。Ramesh K. Paidi：数据可视化、实验实施、数据分析。Kalipada Pahan：文章撰写与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金争取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了NIH（AT10980）的资助，以及美国退伍军人事务部（US Department of Veterans Affairs）颁发的优秀奖（1I01BX005002和I01BX005613）。此外，Pahan博士还获得了退伍军人事务部颁发的研究职业科学家奖（1IK6 BX004982）。