阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）是一种进行性神经退行性疾病，主要病理学特征由细胞外淀粉样蛋白-β（Amyloid β, Aβ）沉积形成的老年斑（Senile plaques, SP）和神经元细胞内高度磷酸化tau聚集形成的神经纤维缠结（Neurofibrillary tangles, NFTs）构成。这两种病理蛋白在脑内的异常积累与突触功能障碍、神经元死亡和AD认知缺陷密切相关。因此靶向上述蛋白及其病理机制开发疾病修饰（disease-modifying）治疗药物一直是AD领域的研究热点。
1、尼布林的合成与表征
将等摩尔量的异丁酸锂（LiIB）和L-脯氨酸（Pro）在正丁醇中加热回流，搅拌约3 h后自然冷却结晶，收集产生的晶体并对其进行了结构解析和性质表征（图1）。XRPD、1H-NMR、FT-IR等多种分析技术均证明，尼布林是一种结构稳定的配位化合物。
2、IsoLiPro 在体外和体内均可显著降低 USP11 蛋白水平
为了进一步探索尼布林对USP11的抑制效果，课题组在SH-SY5Y细胞和HEK293细胞中筛选多种小分子药物和尼布林对细胞中USP11的抑制作用，结果表明尼布林对USP11 的抑制效果最明显，且能够时间和剂量依赖性降低SH-SY5Y细胞的USP11表达水平，同时这一抑制作用具有USP11选择性。在体内研究中，9.5月龄的3xTg-AD小鼠灌胃给药尼布林4月后，尼布林对USP11蛋白水平也有相同的抑制作用，其海马和皮层区域的USP11表达水平均显著降低（图2）。
3、IsoLiPro 显着增加 HEK293-hTau 细胞中的 tau 泛素化水平
为了进一步探讨尼布林加速tau蛋白清除的机制，课题组通过免疫沉淀（IP）结合液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对tau蛋白的泛素化进行了分析。实验结果表明，尼布林处理HEK293-hTau细胞后，tau蛋白的K48泛素化水平显著升高（图3）。这一结果进一步提示，尼布林能够通过降低USP11表达，抑制tau蛋白的去泛素化，从而增加其降解清除，最终降低总tau和磷酸化tau水平。
4、尼布林显著缓解AD 转基因小鼠模型大脑中的病理变化，并改善认知功能障碍
在上述细胞水平实验的基础上，课题组进一步利用3xTg-AD和5xFAD两种转基因AD动物模型，评估了尼布林对tau病理的影响。研究人员发现，9.5月龄的3xTg-AD小鼠和10周龄的5xFAD小鼠口服尼布林后，大脑中的总tau蛋白和磷酸化tau蛋白（p-tau181, p-tau202/205和p-tau396）显著降低。同时，尼布林还能显著降低 5xFAD 小鼠脑组织海马区的Iba1和 GFAP 水平，表明尼布林能够改善胶质细胞激活和神经炎症反应。意外的是，尼布林给药后不仅显著改善 tau 病理和神经炎症，还能显著降低脑内Aβ水平和斑块沉积，这一结果可能与尼布林通过抑制USP11表达，参与BACE1泛素化和降解以及 Li 对 GSK-3β 激酶的活性降低有关。
除了tau病理、神经炎症和Aβ 病理斑块外，课题组的研究结果还发现尼布林长期给药后能够增加突触标志物SYN-1和PSD95蛋白的表达，并显著提高神经元树突棘密度和数量，表明尼布林能够显著改善AD模型动物的神经突触可塑性（图4）。Morris水迷宫和Y迷宫实验结果表明，与对照组相比，经过尼布林治疗的实验动物展示出更好的行为表现。
本文共同通讯作者：谭俊博士，贵州医科大学特聘教授；李崧博士，大连医科大学附属第一医院神经疾病研究所研究员。本文第一作者为贵州医科大学郭义博士。
来源：逻辑神经科学
作者：郭义 李崧
编辑：李菡逸
一审：李牧
二审：钱禾
三审：陈颖
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