蛋白酶体β5亚单位与神经干细胞衰老进程关系及其调控机制

神经干细胞（NSCs）是神经系统内具有多潜能的未分化细胞。然而，伴随年龄增加NSCs增殖和分化潜能逐步降低。老化干细胞在功能上的衰退不仅限制着干细胞的临床应用，并且也是年龄相关退行性疾病的重要病因。因此，明确NSCs衰老机制是干细胞研究领域的迫切任务。蛋白酶体是真核生物体内最为重要的高选择蛋白降解体系，它参与调控细胞的增殖、分化、迁移以及信号转导等多种生命活动,对维持细胞内坏境稳态至关重要。蛋白酶体由20S催化颗粒和19S调节复合体构成，其中20S蛋白酶体在蛋白酶体组装、成熟以及发挥蛋白水解功能中起主导作用，β5亚单位（PSMB5）是其重要的核心颗粒，位于20S蛋白酶体催化中心。有关蛋白酶体在NSCs衰老进程中的调控作用目前知之甚少。为此，本课题以不同年龄阶段来源的大鼠NSCs作为研究对象，在基因水平和蛋白水平探讨NSCs衰老进程中蛋白酶体的的表达变化及调控作用。研究结果表明，成年期与老年期脑内SA-β-gal衰老细胞逐渐增多，伴随脑老化侧脑室室管膜下区（SVZ） NSCs增殖能力下降，20S蛋白酶体表达水平及活性下调，其核心亚单位PSMB1和PSMB5表达水平下调。体外培养源自不同年龄阶段SVZ NSCs，离体实验结果进一步显示成年期和老年期NSCs 20S蛋白酶体活性下降，分别为胚胎期75±10%和57±6%。此外，Real-time PCR实验结果在基因水平揭示，成年期和老年期NSCs PSMB5 mRNA表达水平分别较胚胎期下降56±3%和44±10%。应用蛋白酶体抑制剂能够显著抑制 NSCs增殖能力，并且抑制作用呈现剂量依赖性。侧脑室注射蛋白酶体抑制剂MG132，SVZ BrdU阳性细胞数（25.6±6.5）较溶剂对照DMSO组（66.7±11.3）明显减少；相反，SVZ注射PSMB5慢病毒载体能够上调成年鼠蛋白酶体活性，并能激活SVZ NSCs增殖潜能。研究结果提示蛋白酶体与NSCs增殖能力密切相关，过表达PSMB5进而恢复蛋白酶体活性，可能是延缓成体NSCs衰老进程的有效手段。