阿尔茨海默蛋白APP调节健康大脑中的学习和社交行为

原创 Uni-Heidelberg 阿尔茨海默病

超越斑块：海德堡大学的科学家揭开了APP蛋白家族的天然功能。

海德堡大学官网5月19日消息

尽管APP蛋白在阿尔茨海默病中的关键作用是众所周知的，但相比之下，它对健康大脑功能的贡献迄今仍基本不为人知。

最近，一个由海德堡大学（University of Heidelberg）分子生物学教授Ulrike Müller博士领导的国际研究团队，通过使用缺乏APP的小鼠模型，对APP蛋白家族的生理功能有了新的认识。

大脑发育过程中缺乏APP会导致与学习和记忆有关的重要大脑区域的畸形。结果，这些小鼠的学习能力严重受损，并表现出类似自闭症的行为。

创建于1386年的海德堡大学（德国最古老的大学）

阿尔茨海默病是由大脑中不溶性蛋白质沉积引发的，这些蛋白质沉积聚集在神经细胞周围形成斑块。这些斑块主要由小的β-淀粉样肽(Aβ)组成，Aβ是淀粉样前体蛋白(APP)的裂解产物。Aβ肽对神经细胞造成损伤，最终导致其死亡。

虽然Aβ肽对神经元的有害作用已被认识多年，但对APP的天然生理功能知之甚少。研究人员认为，考虑到APP以及其他两种密切相关的蛋白质是由大脑中的大多数神经细胞产生的——特别是在学习和记忆形成的关键区域，这种非病理学的观点值得研究。

为了研究APP蛋白家族在神经系统发育和功能中的作用，Müller教授的研究小组使用小鼠作为模型生物，通过基因工程阻断所有APP家族蛋白的产生。对它们大脑的仔细检查发现，在大脑发育过程中，APP的缺失导致了海马体层状结构的畸形——海马体是记忆形成的重要大脑区域。

“我们观察到，APP的缺失导致神经元线路受损，突触连接数量减少。它还极大地减少了神经细胞之间的交流，严重影响了动物在评估学习能力的行为测试中的表现，”海德堡大学药学和分子生物技术研究所功能基因组系的负责人Ulrike Müller说。

APP家族蛋白的缺失导致海马中神经元（黄色）的异常定位。缺失APP家族蛋白的神经元显示较少的突触连接。

根据Müller教授的说法，该团队惊讶地发现，这些大脑发育的中断也会引起行为变化，这种变化类似于自闭症谱系障碍中发生的变化。这些小鼠表现出了典型的反复运动模式，并且对与其他小鼠的社会互动缺乏兴趣。

这位科学家解释说：“我们的研究结果表明，APP家族在神经系统的正常发育、学习、记忆形成和社交交流方面起着至关重要的作用。在未来，这些认识可能有助于开发阿尔茨海默病的新疗法。”

这项研究由德国研究基金会资助，是一项国际合作项目，包括海德堡大学的研究团队以及来自布伦瑞克工业大学（Technische Universität Braunschweig）、美因茨大学（University of Mainz）和瑞士苏黎世大学 (University of Zurich)的科学家。研究结果发表在《欧洲分子生物学学会会刊》（The EMBO Journal）上。

研究于2021年5月19日发表在《The EMBO Journal》（最新影响因子：9.889）杂志上

参考文献

Source：University of Heidelberg

Alzheimer protein APP regulates learning and social behavior in the healthy brain

Reference：

Vicky Steubler, Susanne Erdinger, Michaela K Back, Susann Ludewig, Dominique Fässler, Max Richter, Kang Han, Lutz Slomianka, Irmgard Amrein, Jakob Engelhardt, David P Wolfer, Martin Korte, Ulrike C Müller. Loss of all three APP family members during development impairs synaptic function and plasticity, disrupts learning, and causes an autism‐like phenotype. The EMBO Journal, 2021; DOI: 10.15252/embj.2020107471

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