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阿尔茨海默病(Alzheimers disease，AD)是与年龄密切相关的导致老年性痴呆最常见的原因，晚期病人往往表现为认知功能的障碍，严重威胁患者的牛命并影响病人的生活质量。
即早基因(Immediate early genes，IEGs)是一类可被第二信使诱导，对外界刺激能快速应答的原癌基因。它的诱导不受蛋白合成抑制剂的影响，也不需要其他基因的激活。即早基因及其蛋白对神经元的生长分化、突触可塑性、信息传递甚至海马长时程增强(long-term potentiation，LTP)和记忆的形成和维持都起着非常重要的作用。
虽然已经有研究表明高钾(50 mmol/L)刺激可以通过N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-d-aspartate receptor，NMDA-receptor)诱导特定即早基因转录增多，同时50 mmol/L KCI也可以通过NMDA受体激活γ-分泌酶，但是现在还没有关于γ-分泌酶对即早基因转录影响的报道。那么γ-分泌酶的激活与即早基因转录增多之间是否关联，γ-分泌酶是否通过剪切产生的核转录因子，参与神经元IEGs的转录调控呢?本课题选用三种选择性GSIs，即DAPT、L-685，458和compound E，在原代培养海马神经元观察其对Arc、BDNF、neprilysin和t-PA等四种IEGs mRNA转录的影响，初步探索了γ-分泌酶与上述IEGs的关系。
γ-分泌酶是一个由四个亚基所组成的高分子量的复合体，现有的检测方法无法直接检测它的活性。文献报道生理条件下γ-分泌酶即具有活性可以剪切20余种I型跨膜蛋白，包括Aβ、神经型钙粘蛋白(N-cadherin)、上皮型钙粘蛋白(E-cadherin)等[42]。γ-分泌酶剪切I型跨膜蛋白后产生的羧基端片段(CTF2)与该蛋白全长的比值可以间接反映γ-分泌酶的活性，比值越大则γ-分泌酶活性越强。本实验在检测γ-分泌酶的活性的时候也使用了这个指标。
在DAPT实验中，KCI组Are、BDNF、neprilysin和t-PA mRNA比对照组明显增加，分别是对照组的169.29％、150.78％、128.29％和157.29％，与对照组相比都具有显著性差异(n=3，p<0.05)。在KCI组基础上分别加入2.5nmol/L、25nmol/L、250nmol/L DAPT后，Arc mRNA的表达量分别为102.65±8.58％、77.17±+11.05％和93.61±8.00％，三组结果与KCI组结果相比都具有统计学意义(p<0.05)；三种浓度DAPT组BDNF mRNA的表达量分别是129.14±8.74％、120.78±11.53％和76.78±5.83％，中高浓度DAPT组结果与KCI组结果比具有显著性差异(p<0.05)；三种浓度DAPT组neprilysin mRNA的表达量为99.45±1.55％、82.96±5.10％、71.25±3.67％，相比KCI组同样是中高浓度组有统计学意义(p<0.05)；三种浓度DAPT组t-PAmRNA分别为150.33±9.90％、152.88±11.78％、156.03±13.09％，与KCI组结果相比均无显著性差异。结果显示：KCI可以显著增加海马神经元Arc、BDNF、neprilysin和t-PA mRNA的转录。三种浓度DAPT都可明显抑制KCI增加早基因mRNA转录的作用，只有中高浓度DAPT能抑制KCI增加BDNF和neprilysin mRNA转录作用，而KCI增加t-PA mRNA的转录作用不受DAPT影响。提示：三种浓度DAPT对KCI增加Are mRNA转录作用都有抑制效应，而中高浓度的DAPT可抑制KCI增加BDNF和neprilysin基因转录作用，且有显著性差异(p<0.05)，t-PA mRNA转录不受三种浓度DAPT的影响。
在L-685，458实验中，KCI组Arc、BDNF、neprilysin和t-PA mRNA比对照组显著增高，分别为180.69％、146.17％、123.93％和149.72％，与对照组相比也都具有统计学意义(p<0.05)。分别加入5 nmol/L、50 nmol/L、500 nmol/L L-685，458后Arc mRNA的表达量为264.36±18.36％、163.98±17.46％和138.09±17.51％，低浓度L-685，458组结果与KCI组结果相比都具有统计学意义(n=3，p<0.05)；三种浓度的L-685，458组BDNF mRNA的表达量为161.31±7.36％、158.55±15.28％和159.85±9.04％，与KCI组结果相比均无显著性差异；三种浓度L-685，458组neprilysin mRNA的表达量是82.60±5.97％、73.29±3.65％和54.08±7.22％，相比KCI组全都具有统计学意义(p<0.05)；三种浓度的L-685，458组t-PA mRNA的表达量是134.53±15.87％、128.37±6.24％和139.38±5.91％，与KCI组结果相比均无显著性差异。结果显示：只有低浓度的L-685，458可以明显升高Arc mRNA，这种改变具有显著性差异(p<0.05)；三种浓度的L-685，458可以浓度依赖性的降低neprilysin mRNA的表达，但是它们对BDNF和t-PA基因转录的影响无统计学意义。以上结果提示，L-685，458可能参与Arc和neprilysin mRNA的转录调控，可能对BDNF和t-PA基因转录无影响 compand E实验中，KCI组Arc、BDNF、neprilisyn和t-PA mRNA比对照组有所增加，分别是对照组的190.13％、149.40％、137.04％和135.44％，与前两个实验相同，相比对照组也都有显著性差异(p<0.05)。使用0.01μmol/L、0.1μmol/L和1μmol/L三种浓度的compand E后Arc mRNA分别为135.82±7.28％、183.40±10.35％和205.07±9.86％，低浓度compand E组结果与KCI组结果相比都具有统计学意义(p<0.05)；三种浓度compand E组BDNF mRNA分别为154.55±17.05％、181.22±7.30％和110.17±6.08％，中高浓度compand E组结果与KCI组结果比有显著性差异(p<0.05)；三种浓度compand E组neprilisin mRNA分别为135.20±9.51％、174.81±6.79(p<0.05)和125.85±7.83％；三种浓度compand E组t-PA mRNA为139.11±7.41％、133.17±12.49％和142.55±5.23％，和其它两种GSIs一样，与KCI组结果相比也无显著性差异。上述结果提示，compand E可能对Arc、BDNF和nrprilysin mRNA有作用，但是对t-PA依然无效。
上述实验结果显示：(1)不同浓度DAPT、compand E和中高浓度L-685，458抑制KCI激活海马神经元Arc mRNA的转录作用，提示γ-分泌酶的激活可能参与KCI激活Arc mRNA转录作用。低浓度L-685，458加强了KCI增加Arc mRNA的转录作用。提示5 nmoi/L L．685，458可能并不能有效抑制γ-分泌酶活性，并可能激活增加Arc mRNA转录作用的其它机制，与KCl协同激活Arc mRNA转录；(2)高浓度DAPT和compand E可以抑制KCl增加的海马神经元BDNF mRNA转录，中低浓度DAPT、compound E和L-685，458对BDNF mRNA转录无影响，提示KCl增加海马神经元BDNF mRNA的转录作用可能涉及不同的γ-分泌酶亚型或有别于γ-分泌酶的其它机制；(3)L-685，458和高浓度DAPT可以抑制KCI增加海马神经元neprilysin mRNA的转录作用，中浓度(0.1μmol/L)compand E却可以增强KCl的作用，提示KCI增加海马神经元neprilysin mRNA转录作用可能涉及多种机制参与；(4)三种γ-分泌酶抑制剂对KCI增加t-PA mRNA的转录作用无影响，提示KCl增加t-PA mRNA转录作用可能与γ-分泌酶的激活无关。综合所有结果提示：KCI可能增加原代海马神经元Arc、BDNF、neprilysin和t-PA四种IEGs mRNA转录，NMDA受体激活可能涉及KCI的作用机制介导该作用。DAPT、L-685，458和compand E三种γ-分泌酶抑制剂对KCl增加Arc和t-PAmRNA的作用影响基本相似，对KCI增加BDNF和neprilysin mRNA转录作用影响各异，上述结果提示：KCI增加海马神经元Arc mRNA转录可能与激活γ-分泌酶相关；KCI增加海马神经元t-PA mRNA转录可能与γ-分泌酶激活无关；KCl增加BDNF和neprilysin mRNA转录作用可能涉及除γ-分泌酶外其它机制。
本论文初步探索了γ-分泌酶与LTP和AD密切相关的四对IEGs的关系，为进一步探索γ-分泌酶促进即早基因转录的机制和信号通路从而探讨γ-分泌酶与LTP和AD的关系以及使用γ-分泌酶抑制剂治疗AD提供新的思路。