Front Aging Neurosci：老药新用！AD细胞模型中氧化应激的调控机制

氧化应激（自由基和抗氧化剂系统之间的失衡）在阿尔茨海默氏病（AD）的发生和发展中起着重要作用。Nuclear factor erythroid 2-related factor 2（Nrf2）是中枢神经系统中抗氧化应激的重要转录因子，Nrf2的核易位能够促进多种抗氧化剂基因的表达，例如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、血红素加氧酶-1（HO-1）和NAD(P)H等。先前的研究已经观察到AD中Nrf2的表达降低。本研究利用DNA甲基转移酶（Dnmts）抑制剂5-Aza探讨Nrf2的表达是否受DNA甲基化的调节，以及通过DNA去甲基化对Nrf2的上调是否会促进Nrf2的核易位及其下游基因NQO1的表达。

本研究利用以氧化应激损伤为特征的AD细胞模型—N2a / APPswe细胞系，证明了5-Aza处理可导致Nrf2基因的mRNA和蛋白质表达增加。

图1. 5-Aza上调Nrf2 mRNA和蛋白水平

CpG二核苷酸在嘧啶环的5'位点甲基化形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），破坏细胞转录机制并导致基因沉默。反之，DNA低甲基化与基因表达的上调相关。

本研究表明，在未处理的N2a / APPswe细胞中，观察到较低的Nrf2水平和Nrf2启动子的前五个CpG位点的高甲基化，表明该甲基化与Nrf2基因低表达密切相关。

图2. 5-Aza处理使前五个CpG位点特异性去甲基化

DNA甲基转移酶（Dnmts）抑制剂5-Aza是第一种由食品和药物管理局（FDA）批准用于治疗骨髓增生异常综合症（MDS）的表观遗传药物，可以通过下调Dnmts或抑制Dnmts酶的活性来使DNA去甲基化，促进基因正常表达。

为了探讨5-Aza是否可以重新激活N2a / APPswe细胞中Nrf2基因的表达，该研究以不同剂量5-Aza（3μM和5μM）进行干预，结果表明5-Aza处理可特异性降低N2a / APPswe细胞中Dnmt1，Dnmt3a和Dnmt3b的表达；通过亚硫酸氢盐测序，发现在5-Aza处理组中同样位点的甲基化减少（98％对78％）。作者提出，5-Aza是通过抑制N2a / APPswe细胞中的Dnmts表达来影响Nrf2的表达。

在AD细胞模型中观察到Nrf2不能顺利转移入核内，或在核内表现出了低反应性。经5-Aza处理的N2a / APPswe细胞比溶剂对照组显示出更高的核内荧光反应，结合Nrf2核蛋白（N-Nrf2）定量结果，说明DNA去甲基化能增加Nrf2 mRNA和蛋白质水平，并促进Nrf2的核易位。

图3. 5-Aza处理促进Nrf2在细胞中的核易位

NQO1是Nrf2的目标基因之一，作为一种抗氧化酶，它通过减少各种醌类和防止活性氧的积累维持细胞氧化还原平衡。本研究发现5-Aza可以增加Nrf2下游基因NQO1的mRNA和蛋白表达水平，这与Nrf2在N2a / APPswe细胞中的总表达和核转运增加有关。

图4. 5-Aza增加了NQO1的mRNA和蛋白质表达水平