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动物和植物体内的生命活动几乎都要受到蛋白质降解的调控。研究表明蛋白酶体(proteasome)的活性受到抑制时,tau蛋白聚集显著增加,蛋白酶体功能下降与tau蛋白的代谢密切相关,但其确切机制尚待研究。本研究以小鼠器官型海马脑片为模型,研究抑制蛋白酶体的活性对微管相关蛋白tau代谢的影响,并以Akt/GSK-3β信号通路为靶标,探讨其内在的机制。方法:将出生后2周的昆明小鼠脱臼处死后,急性分离双侧海马并制备厚度为400μm的器官型海马脑片,培养不同时间(0、6、12、24、36、48和72hr)后,测定培养基内乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase,LDH)的水平来判断海马脑片的活性,确定最佳培养和给药处理时间;海马脑片培养48hr后,用35μM的放线菌酮(eycloheximide,CHX)和不同浓度蛋白酶体的可逆性抑制剂MG132(2.5和5μM)同时处理脑片6hr,通过免疫印迹技术测定tau蛋白的表达和磷酸化程度及其微管结合功能的改变,同时检测了该反应体系中蛋白激酶B(proteinkinaseB,PKB/Akt)、糖原合酶激酶-3β(glycogensynthase-3β,GSK-3β)活性的变化以及热休克蛋白90(heatshockprotein90,HSP90)含量的改变;此外,还利用免疫共沉淀的方法检测了海马脑片中Akt和Hsp90,Akt与蛋白磷酸酯酶-2A(proteinphosphatase-2A,PP-2A)的相互作用关系。结果发现:(1)小鼠器官型海马脑片在培养6hr时,LDH的释放量达到最大,在培养的48hr后,LDH的释放量趋于稳定,并持续到72hr。(2)与对照组相比,MG132处理海马脑片导致tau蛋白总量及tau-Thr205、Thr231和Ser396等位点磷酸化程度的增加,但同时tau-Ser214位点的磷酸化水平出现剂量依赖性下降。(3)抑制proteasome的活性降低了tau蛋白与微管的结合能力。(4)抑制proteasome的活性可导致Akt-Ser473和Thr308位点以及GSK-3β-Ser9位点的磷酸化程度下降,但Akt和GSK-3β的总量不变。(5)在海马脑片中,Akt与Hsp90和PP-2A的免疫共沉淀反应呈阳性,且抑制蛋白酶体的活性可导致Akt和Hsp90的免疫共沉淀反应减弱,而Akt与PP-2A的免疫共沉淀反应增强。 以上结果表明:微管相关蛋白tau是proteasome的底物,抑制proteasome的活性可导致tau蛋白降解障碍和总量增加,此外,抑制proteasome的活性可以通过下调Akt/GSK-3β信号通路的活性而引起其底物tau蛋白在多个位点的磷酸化修饰的改变,进而降低了微管相关蛋白tau与微管的结合能力。通过进一步研究发现,Akt/GSK-3β信号通路活性的下调与Akt与Hsp90结合能力的下降及PP-2A对Akt的去磷酸化的增强相关。本研究将为蛋白酶体在tau蛋白病理学机制中的作用提供一定的实验依据,也为神经变性疾病器官型脑片模型的建立提供坚实的科学依据。