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阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）是一种神经退行性疾病，严重威胁全球中老年人的健康。淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）是AD早期病理的关键信号分子。一方面，APP经β和γ分泌酶切割产生淀粉样蛋白（β-amyloid, Aβ）;另一方面，APP具有自身生理功能，在神经系统中调节突触活动，APP功能缺失将诱发包括胆碱能突触传递在内的神经活动障碍，导致认知记忆能力下降。然而，APP缺失引发胆碱能突触传递失调的作用机理尚未清楚。本研究以二月龄APP基因敲除小鼠和同窝生野生型(wild type，WT)对照小鼠的颈上神经节（superior cervical ganglia，SCG）为实验材料，运用在体电生理、蛋白免疫印迹(western blot)、免疫组化和透视电镜技术，检测APP调节胆碱能突触传递的突触前、突触间隙和突触后信号分子的功能和表达，观察分析突触超微结构的变化，以探究APP调节胆碱能突触的作用机理。主要实验结果如下: 1.APP基因敲除小鼠SCG突触传递失调，输入输出曲线分析表明APP-/-组突触传递效能显著下降(p＜0.01)，并且复合动作电位(compound action potential,CAP)上升时间缩短(p＜0.05)，后超极化（after-hyperpolarization，AHP）幅度降低(p＜0.05)。同时，在配对脉冲刺激实验中，50 ms的脉冲间隔可引起WT组产生配对脉冲抑制，而APP-/-组的配对脉冲比率显著高于WT组(p＜0.01)，表明APP缺失引发的突触传递下降可能存在突触前机制。 2.给予10 Hz串刺激(30 s)诱发突触持续活动，WT组维持正常发放水平，APP-/-组的突触活动迅速衰减(p＜0.01)。运用胆碱转运体阻断剂半胆碱基-3（hemicholinium-3，HC3，10μM）抑制突触前高亲和力胆碱转运体(high-affinitycholine receptor, CHT)活性，APP-/-和WT组突触活动迅速衰减程度相似，提示APP-/-小鼠SCG突触前CHT活性下降，以致突触不能持续活动。另外，运用新斯的明（neostigmine，10μM）抑制乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase，AChE)活性， APP-/-组突触持续活动得以恢复，提示APP基因敲除后SCG突触间隙AChE活性可能升高，加快突触间隙递质乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）的降解。 3．外源性ACh(3 mM)诱发SCG突触后反应显示，APP-/-组突触后电位显著小于WT对照组(p＜0.01)，提示APP缺失导致突触后受体功能障碍。APP-/-和WT组SCG诱发电位CAP对低浓度Mecamylamine（1μM）敏感成分无显著差异(p＞0.05)，提示APP敲除可能未影响α3β4 nAChR功能;而APP-/-组SCG诱发电位CAP对高浓度Mecamylamine（10μM）敏感成分显著低于WT组(p＜0.05)，提示APP敲除可能降低α4β2和/或α7 nAChR功能。 4.运用α4β2 nAChR特异性阻断剂二氢-β-刺桐碱（dihydro-β-erythroidine，DHβE，3μM）和α7 nAChR特异性阻断剂甲基牛扁碱（methyllycaconitine，MLA，0.1μM），APP-/-组SCG诱发电位CAP对DHβE和MLA的敏感成分均低于WT组(p＜0.05)，表明APP敲除的确降低α4β2和α7 nAChR功能。同时，蛋白免疫印迹和免疫组化实验表明，APP敲除小鼠SCG上nAChR亚单位α7表达水平下降，而nAChR亚单位α4表达量无显著变化。另外，施加mAChR抑制剂atropine（2～10μM），发现APP-/-和WT组SCG诱发CAP对atropine均不敏感，表明APP-/-与WT组小鼠SCG诱发电位CAP均不依赖于mAChR。 5．电镜实验表明，APP-/-小鼠SCG突触前总囊泡密度和锚定于突触前膜的囊泡密度均显著下降(p＜0.05，p＜0.01)，提示APP缺失导致突触前囊泡的存储和释放减少。APP-/-小鼠SCG突触后致密物(postsynaptic density, PSD)长度显著变短(p＜0.05)，而PSD厚度未见显著变化(p＞0.05)，提示突触后蛋白的密集程度不变，蛋白总量因突触后活性区缩小而降低，以致突触后功能下降。APP-/-小鼠SCG突触间隙变窄和界面曲率变大(p＜0.05，p＜0.01)，可能发挥代偿作用，缓解APP缺失诱导的突触传递障碍。 以上结果表明，APP对胆碱能突触前和突触后信号分子的活性和突触形态结构有重要的调节作用。APP缺失引发胆碱能突触传递效能下降，突触持续活动出现衰减，作用机理在于突触前CHT活性降低，AChE活性上升，并且突触前囊泡的存储和可释放量减少;同时，突触后nAChR亚型α4β2和α7功能降低，α7表达量下降，形态学上PSD长度变短、突触间隙变窄和界面曲率增大。本研究揭示APP在胆碱能神经系统中的调节机理，为AD早期胆碱能活动衰竭导致的认知功能下降提供新的理解，并将有助于APP与胆碱能靶向药物的开发和应用。