「泛素-蛋白酉每體系統」和「自噬-溶酉每體系統」功能失常導致調控腦部類澱粉乙形蛋白的形成與代謝異常而影響腦犬蛔蟲症進展為似阿茲海默症之分子致病機轉

腦犬蛔蟲症(Cerebral toxocariasis; CT)，為人畜共通的犬蛔蟲幼蟲入侵人體腦部所引起之神經系統的臨 床綜合病症。計畫申請人受Clin Microbiol Rev (IF = 16.0, 2/119, Microbiology, 2013)主編邀稿撰寫有關 CT 可能發展至阿茲海默症(AD)之Review paper: “Cerebral Toxocariasis: Silent Progression to Neurodegenerative Disorders?”，目前已完成第二次修改並送回Clin Microbiol Rev，在該稿件中提到從 PubMed 檢索自1985 年至2014 年有關CT 之臨床病例數，共搜尋到25 例病例報導，其中有ㄧ篇德國 的臨床報告指出：『一位65 歲婦女感染犬蛔蟲導致CT 後，發現神經退化症如記憶力與認知能力失常 的病變，但經過Albendazole 加以治療後，認知缺陷改善(Richaratz & Buchkremer, 2002)』。Albendazole 除能殺滅腦內的幼蟲外，是否因可減緩腦內發炎激素與降低BACE-1,γ-secretase 的活性與恢復「泛素- 蛋白酶體系統(UPS)」和「自噬-溶酶體系統(ALS)」對神經毒性蛋白如類澱粉蛋白的降解功能有關，而 幫助患者恢復並改善認知缺陷的機轉至今仍不清楚；此外對於神經膠質細胞參與CT 可能發展至AD 之角色亦未知。 計畫申請人之前計畫(NSC96-2628-B-038-004-MY3)探究有關CT 的相關初步研究成果顯示：『犬蛔蟲幼 蟲入侵小鼠腦部導致CT 後，IFN-γ 於隨著感染時間增加而表現增強，至第20 週時亦可見TNF-α 有顯 著性增強，顯示犬蛔蟲幼蟲侵入腦部可造成發炎反應；於此同時亦可見BACE-1 明顯表現，而AβPP-C99 /Aβ42 與其他神經損傷相關生物標記如TGF-β1 亦於感染小鼠腦部大量表現，而UPS 功能於感染初期即 出現失調，推論無法正常執行降解有毒蛋白功能；而體外實驗亦發現蟲體的排泌性抗原(TcES)除可造 成astrocyte 凋亡外，亦可刺激astrocyte 釋出重要的神經退化相關蛋白TGF-β1』。 故進一步提出假說：『犬蛔蟲幼蟲入侵腦部後，TcES可刺激 astrocyte或 microglial cells激活釋出促炎 細胞激素(IL-1β, IL-6, IL-18, TNF-α, IFN- γ)，又BACE-1/γ-secretase (PS-1,PS-2)的表現量與活性異常， 而使得AβPP-C99 異常生成，最後導致Aβ42 過度產生，進而堆積並造成Aβ 斑塊的形成，加諸其他神 經退化相關蛋白的異常表現等，使UPS之proteasome 20S和Hsp70 與ALS之mTOR, beclin-1, ubiquitin-1, p62/SQSTM1, LC3II/LC3I, BAG1/BAG3 的表現量降低與活性失常，而不能執行降解凋亡的細胞、錯誤 摺疊或具神經毒性的蛋白如Aβ42 等功能，致使最後導致CT 發展為AD 病症』，此假說實須加以釐清 並探究其可能的分子病理機轉。故本計畫將以三年時間驗證以下假說： 一、第一年：『犬蛔蟲幼蟲入侵小鼠腦部引致CT後，是否可出現神經退化症如記憶力與認知能力失常 的病變，而此神經退化缺陷是否肇因於促炎細胞激素、BACE-1 /γ-secretase, AβPP-C99/ Aβ42、神經退 化相關蛋白的異常表現，而UPS相關之proteasome 20S或ALS之mTOR活性與LC3II/LC3I等的表現比 率或表現量亦出現異常，造成UPS與ALS降解有害蛋白功能失調，而導致CT發展至AD』。 二、第二年:『小鼠CT出現神經退化症的病變，若經Abendazole予以適時治療，神經退化缺陷是否改 善，是否因為可降低或緩解促炎細胞激素、改善BACE-1/γ-secretase, AβPP-C99 /Aβ42與神經退化相關 蛋白的異常表現或生成，並恢復UPS相關之proteasome 20S或ALS之mTOR相關蛋白活性或表現量， 而能降解有害蛋白功能，而降低CT發展至AD』。 三、第三年:『分別先以BACE-1, UPS之proteasome 20S或ALS之mTOR的抑制劑處理astrocyte或 microglial cells 30min-6hrs不等後，再以TcES與上述兩細胞分別co-culture後，檢測astrocyte或 microglial cells釋出促炎細胞激素，BACE-1 /γ-secretase (PS-1, PS-2), AβPP-C99/Aβ42與神經退化相關 蛋白的表現或生成，對於UPS與ALS降解有害蛋白功能的情形，探究astrocyte或microglial cells於CT 發展至AD所扮演的角色』。