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.2000年6月1日；20(11):4050-8.
doi:10.1523/JNEUROSCI.20-11-04050.2000。

野生型人类淀粉样蛋白前体转基因小鼠中abeta 1-42的高水平神经元表达：无斑块形成的突触毒性

L Mucke公司 1, E马萨利亚, GQ于, M马洛里, E M罗肯斯坦, G Tatsuno公司, K Hu公司, D科洛登科, K Johnson-Wood公司, L McConlogue先生
附属公司

野生型人类淀粉样蛋白前体转基因小鼠中abeta 1-42的高水平神经元表达：无斑块形成的突触毒性

L Mucke公司等。 神经科学. .

摘要

淀粉样斑块是阿尔茨海默病（AD）的神经病理学特征，但其与神经变性和痴呆的关系仍有争议。相反，AD患者的认知功能下降与特定脑区突触素免疫反应（SYN-IR）突触前终末的丢失有良好的相关性。我们使用表达匹配的转基因小鼠系来比较不同的人类淀粉样蛋白前体（hAPP）及其产物对斑块形成和SYN-IR突触前终末的影响。生成了四个不同的小基因，编码野生型hAPP或携带突变的hAPP，这些突变改变淀粉样变Abeta肽的产生。血小板衍生生长因子β链启动子用于在神经元中表达这些构建体。与家族性AD（FAD）相关的hAPP突变增加了大脑阿贝塔（1-42）水平，而β分泌酶切割位点的实验性突变（671（M->I））消除了人类阿贝塔的产生。高水平的Abeta（1-42）导致FAD突变hAPP小鼠淀粉样斑块的年龄依赖性形成，但在表达匹配的野生型hAPP鼠中没有。然而，两组小鼠的突触前终末SYN-IR密度均显著降低。在不同转基因系的小鼠中，SYN-IR突触前终末的密度与Abeta水平呈负相关，但与hAPP水平或斑块负荷无关。我们的结论是，即使在没有斑块的情况下，Abeta也具有突触毒性，并且高水平的Abeta（1-42）不足以诱导表达野生型hAPP的小鼠形成斑块。我们的结果支持了新出现的观点，即斑依赖性阿贝塔毒性在AD和相关疾病的突触缺陷的发展中起着重要作用。

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数字

图1。
图1。
转基因品系概述。A类，hAPP图，显示转基因小鼠中表达的突变。FAD连锁突变通常指受影响亲属的发现地或居住地。670/671KM→NL双重突变影响瑞典的一个大家系（Mullan等人，1992年）和717家系V→F印第安纳州发现了突变（Murrell等人，1991年）（数字是指APP770中的氨基酸）。根据FAD-连锁717的第一份报告，717位突变通常统称为“伦敦突变”V→I突变（Goate等人，1991年）；然而，后一种突变在这里没有研究。Aβ的序列如所示大胆的在单字母氨基酸代码中。关键绩效指标，Kunitz型蛋白酶抑制剂域。元素未按比例绘制。B类，如图2所示，在不同品系的PDGF-hAPP小鼠中测定大脑转基因表达的相对水平（括号中的值）。I63行中的表达水平被任意定义为1.0。
图2。
图2。
鉴定具有匹配脑转基因表达水平的野生型和FAD突变hAPP小鼠。A类，显示RNase保护分析结果的代表性放射自显影。从整个半脑中提取总RNA。这个左车道显示未消化的放射性标记核糖探针信号；其他的车道含有相同的核糖探针和用核糖核酸酶消化的脑RNA样本。每个样品车道含有来自不同小鼠的RNA。hAPP探针检测人类APP，但不检测小鼠APP；它还识别SV40段(S公司)转基因衍生的mRNA。非tg，非转基因。B类，荧光成像仪定量信号，如所示A类值代表组平均值±SD。
图3。
图3。
表达野生型或FAD突变型hAPP的小鼠海马中人类Aβ水平的比较。Aβ1倍和Aβ1–42用ELISA对来自不同转基因系的小鼠进行定量(n个=每行6-9只小鼠）。数值代表组平均值±SD。用3D6抗体进行免疫染色，在这些小鼠的对侧大脑中未检测到斑块（数据未显示）。
图4。
图4。
FAD突变hAPP小鼠不同品系的海马斑块形成。脑切片免疫染色检测到Aβ沉积(n个=每只小鼠3只），使用材料和方法中所述的3D6抗体。在2-4个月龄、8-10个月龄和21-25个月龄时，对每系6至18只小鼠进行分析，在5-7个月龄以及11-16个月龄期间对每系1至6只小鼠（平均值=4.3）进行分析。
图5。
图5。
在表达FAD-突变hAPP的小鼠中发生与年龄相关的脑Aβ沉积，但在表达野生型hAPP小鼠中不发生。脑切片用3D6抗体进行Aβ免疫过氧化物酶染色，并用光学显微镜成像(A–D)或用抗Aβ抗体（R1280；红色)以及抗磷酸化神经丝（SMI312；绿色)并通过激光扫描共焦显微镜成像(E类,如果). 转基因小鼠的海马切片如下所示：A类，应用程序印度H6线（18个月）；B类，应用程序重量I63号线（15个月）；C类，应用程序开关，IndJ9线（10个月）；D类，应用程序开关，指示J20线（10个月）；E类，应用程序印度H6行（10个月）。如果，来自人类AD大脑的额叶中回。放大倍数：A–D，4倍；E类,如果, 930×.
图6。
图6。
不同FAD突变hAPP系小鼠突触前终末SYN-IR的密度与斑块负荷无关。对31只APP转基因小鼠海马突触前SYN-IR终末的斑块负荷和密度进行了测定印度H6、H9、H40线和APP开关，指示21–27个月大的婴儿的J9线。这两个变量之间没有相关性。
图7。
图7。
高表达细胞系APP中海马Aβ水平、斑块形成和突触前SYN-IR终末密度的比较重量I63和APP印度H6.注意，这些细胞系中大脑hAPP mRNA水平非常匹配（图1、2）。A类，在2-4个月大时，用ELISA法测定了每系8-9只小鼠的人类Aβ水平。圈子代表单个小鼠的值；水平线指示组平均值。B类，发现3D6-免疫反应性斑块的小鼠比例(黑色)在指定的年龄(n个=每行4–18只小鼠，年龄范围）。C类在每个基因型和年龄段的4-41只小鼠中测定了突触前终末SYN-IR的密度。数据表示组平均值±SD*第页< 0.05, **第页<0.01与非转基因对照组（Tukey–Kramer事后（post-hoc）测试）。
图8。
图8。
不同品系hAPP小鼠突触前终末SYN-IR密度与hAPP水平无关。在36只APP转基因小鼠海马中测定全长+α分泌型hAPP水平和突触前SYN-IR终末密度重量线路I5、I7和I63，APP印度H6和H40线以及APP开关，指示2–4个月大时的J9线。两个变量之间没有相关性。通过用3D6抗体进行免疫染色，在这些小鼠的对侧半脑中未检测到斑块（数据未显示）。
图9。
图9。
突触前终末SYN-IR密度与Aβ水平呈负相关。2-4个月大时，海马Aβ水平1倍和Aβ1–42在一个半脑中，APP表达系小鼠的对侧半脑中SYN-IR突触前终末的海马密度与之相关重量，应用程序印度，或APP开关，指示不同水平（每行4-9只小鼠）。通过3D6抗体免疫染色，这些小鼠中没有一只出现斑块（数据未显示）。箭头表示年龄匹配的非转基因对照组（平均29只小鼠）突触前SYN-IR终末的正常密度。
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