靶向激活ErbB4受体通过DOCK3信号通路改善阿尔茨海默病模型神经元缺损

本研究针对阿尔茨海默病（AD）治疗困境，通过虚拟筛选获得小分子ErbB4受体激动剂E4A，发现其可显著改善APP/PS1小鼠认知功能。机制研究表明E4A通过激活DOCK3信号通路，上调SIRT3表达，改善突触与线粒体功能，并抑制TLR4-NF-κB-NLRP3炎症通路。该研究为AD治疗提供了新型靶向治疗策略，具有重要转化价值。

　　

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）作为一种进行性神经退行性疾病，已成为老年人群致残和致死的主要原因。其主要病理特征包括β淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑、神经原纤维缠结（NFTs）以及神经元丢失，这些变化尤其在大脑皮层和海马区域显著。随着全球老龄化进程加速，AD的发病率持续攀升，但现有治疗方法效果有限，亟需开发新型治疗策略。

近年研究表明，神经调节蛋白1（Neuregulin1, NRG1）及其受体ErbB4在神经系统发育和神经元保护中发挥关键作用。然而在AD病理环境下，ErbB4受体的功能状态存在争议：一些研究发现AD患者和转基因AD小鼠脑组织中ErbB4磷酸化免疫反应性显著增加，提示异常激活的ErbB4受体可能参与AD病理进程；相反，5xFAD转基因小鼠则表现出NRG1-ErbB4信号通路受损，伴随海马神经元网络功能障碍。这种矛盾现象表明，ErbB4受体在AD中的具体作用机制尚不完全清楚。

值得注意的是，Aβ可触发ErbB4受体的病理性激活，通过c-Jun N末端激酶（JNK）和p38等铁死亡相关蛋白而非经典NRGs-ErbB4信号通路分子发挥作用。而NRG1预处理能够抑制JNK激活并减轻相关神经元损伤，提示外源性给予NRG1或其模拟物可能逆转ErbB4受体的异常激活，成为AD治疗的潜在靶点。然而，重组蛋白的高成本和血脑屏障（BBB）穿透能力限制阻碍了其临床应用。小分子化合物作为激动剂则能有效克服这些缺点。

本研究团队通过虚拟筛选技术，鉴定出一种小分子化合物4-溴-1-羟基-2-萘甲酸（C₁₁H₇BrO₃, E4A），该化合物能够靶向并激活ErbB4受体。前期研究发现E4A可通过抑制铁死亡途径预防d-半乳糖诱导的神经元衰老，但其在AD中抑制神经元死亡和神经炎症的具体机制尚需深入阐明。

另一方面，细胞分裂素奉献者3（Dedicator of cytokinesis 3, DOCK3）作为DOCK家族关键成员，在散发性AD患者脑组织中表达显著降低。DOCK3参与调节形态发生、迁移、神经元发育、细胞分裂、粘附和神经突生长等多种过程，还能与早老素1（Presenilin 1, PS1）相互作用调节淀粉样前体蛋白（APP）加工，加速细胞内APP降解，从而减少Aβ分泌。这些发现提示DOCK3可能参与ErbB4受体激活过程，在减轻Aβ诱导的神经毒性中发挥重要作用。

突触丢失与AD认知缺陷密切相关，Aβ可诱导氧化应激和线粒体功能障碍，加剧神经元损伤。线粒体去乙酰化酶sirtuin 3（SIRT3）是活性氧（ROS）产生的重要调节因子，SIRT3过表达可降低ROS水平，改善线粒体功能，成为氧化应激诱导突触损伤的潜在治疗靶点。

基于以上背景，研究人员提出科学假设：靶向激活ErbB4受体可能通过增强DOCK3信号，进而导致SIRT3过表达和线粒体功能改善，从而逆转AD认知和行为缺陷。为验证这一假设，研究团队开展了一系列深入实验。

本研究主要采用以下关键技术方法：使用APP/PS1转基因AD小鼠模型进行体内实验；通过虚拟筛选获得小分子ErbB4激动剂E4A；采用开放场、新物体识别、Y迷宫和Morris水迷宫等行为学测试评估认知功能；运用高尔基染色和透射电镜分析神经元形态和超微结构；通过免疫荧光和Western blot检测蛋白表达；利用Co-IP技术验证蛋白相互作用；建立Aβ诱导的AD细胞模型进行体外机制研究。

ErbB4小分子激动剂改善APP/PS1小鼠认知行为损伤

行为学评估结果表明，ErbB4小分子激动剂E4A处理显著改善了APP/PS1小鼠的焦虑样行为、探索能力和空间学习记忆能力。开放场实验显示E4A处理增加了小鼠在中央区的活动时间和距离；新物体识别实验表明处理组对新物体的识别效率提高；Y迷宫和水迷宫实验证明自发交替率、平台穿越次数和目标象限停留时间均显著改善，提示ErbB4激活能增强APP/PS1小鼠的认知功能。

ErbB4小分子激动剂减少APP/PS1小鼠海马神经元突触功能障碍

通过高尔基染色和电镜分析发现，E4A处理增加了海马CA1、CA3和DG区神经元的树突长度和分支点，提高了树突复杂性。同时，处理组树突 spine密度和成熟蘑菇形spine数量增加，突触数量增多，突触间隙宽度减小，突触后密度增厚，活性区长度延长。免疫荧光和Western blot结果显示突触相关蛋白SYP、GAP43、PSD95和SYT1表达上调，CREB磷酸化水平增加，DOCK3表达也显著升高，表明ErbB4激活能改善突触结构和功能。

ErbB4小分子激动剂减轻APP/PS1小鼠海马神经元线粒体功能障碍

透射电镜观察显示E4A处理改善了线粒体超微结构，减少了线粒体损伤数量。Western blot和免疫荧光分析表明SIRT3蛋白表达增加，提示ErbB4激活能改善线粒体功能稳定性。

ErbB4小分子激动剂增强APP/PS1小鼠海马ErbB4通路表达

免疫荧光和Western blot结果显示E4A处理增加了p-ErbB4与β3-tubulin的共表达，下游信号分子STAT5、Akt、Erk和c-Src的磷酸化水平也显著提高，证实ErbB4小分子激动剂能激活海马ErbB4信号通路。

ErbB4小分子激动剂通过TLR4-NF-κB-NLRP3通路减轻神经炎症和Aβ斑块形成

研究发现E4A处理减少了海马和皮层区域的Aβ斑块沉积，降低了IBA1阳性小胶质细胞和GFAP阳性星形胶质细胞的激活。Western blot分析显示TLR4、p-NF-κB以及下游NLRP3炎症小体组分（NLRP3、ASC和cleaved Caspase-1）表达降低，炎症因子IL-1β产生减少，表明ErbB4激活能抑制神经炎症反应。

体外实验验证ErbB4小分子激动剂的作用机制

在Aβ诱导的AD细胞模型中，E4A处理激活了ErbB4信号通路，上调了SIRT3、DOCK3和突触相关蛋白表达。通过DOCK3基因沉默实验证实，DOCK3在介导ErbB4激活效应中发挥关键作用。Co-IP实验证明E4A能增强DOCK3与PS1的结合，可能通过调节APP加工减少Aβ产生。此外，E4A处理改善了线粒体功能，减轻了氧化应激，降低了细胞外ATP（eATP）释放，进而减少小胶质细胞炎症激活。

研究结论表明，靶向激活ErbB4受体能通过DOCK3信号通路改善AD病理过程中的神经元损伤。具体机制包括：增强DOCK3表达及其与PS1的相互作用，可能减少Aβ产生；上调SIRT3表达，改善线粒体功能；增加突触相关蛋白表达，改善突触可塑性；抑制TLR4-NF-κB-NLRP3炎症通路，减轻神经炎症；最终改善认知行为缺陷。

讨论部分指出，NRG1/ErbB4信号在AD中的作用存在争议，本研究通过小分子激动剂策略明确了靶向激活ErbB4受体的治疗潜力。DOCK3作为关键介质，在调节神经元细胞骨架重组、突触功能和线粒体稳态中发挥核心作用。SIRT3的上调有助于维持线粒体蛋白乙酰化稳态，减轻氧化应激损伤。此外，神经元-小胶质细胞间的通讯在AD神经炎症中至关重要，ErbB4激活通过改善神经元功能状态，间接抑制小胶质细胞过度激活，形成良性循环。

该研究的重要意义在于：首次阐明ErbB4-DOCK3-SIRT3信号轴在AD中的保护作用机制；开发的小分子激动剂E4A具有较好的转化应用前景；为AD治疗提供了多靶点干预新策略；不仅关注神经元自身功能改善，还涉及神经元-胶质细胞相互作用，提供了更全面的治疗视角。

本研究由江大大学无锡医学院细胞生物学系完成，发表在《Neurotherapeutics》期刊，为AD药物研发提供了重要理论基础和实验依据。未来研究可进一步优化E4A的药代动力学特性，探索其与其他AD治疗策略的联合应用潜力，推动临床转化进程。