一种新化合物-文冠果壳苷对APP/PS1转基因小鼠突触可塑性损伤的保护作用及机制研究

Alzheimer's disease (AD) is a major progressive neurodegenerative disorder disturbing the society. Synapse loss appears in the early stage of AD, and alterations in synapses show a strong correlation with learning and memory impairment. The intervention on synaptic function impairment and synaptic lose become a new target for the treatment of AD research. Dry wood of xanthoceras sorbifolia stems or branches for Mongolian commonly used medicines, can reduce rheumatism, swelling and pain, and mainly treat rheumatoid arthritis. Xanthoceraside is a type of triterpene saponin monomer compound extracted from the husk of Xanthoceras Sorbifolia Bunge. In our previous study, xanthoceraside was demonstrated to significantly improve memory impairment in seven kinds of AD models including APP transgenic mice model and SAMP8 rapid aging mice model et al. Xanthoceraside could alleviate the abnormality of synaptic structure and promote the expression of synaptophysin. This study will focus on the lesion of synaptic structural and functional plasticity in AD, to explore the molecular mechanisms of xanthoceraside against synapse plasticity impairment in APP/PS1 transgenic model mice by the methods of electrophysiology, cell and molecular biology and immunohistochemistry to provide a theoretical basis for modernization of traditional Chinese medicine.

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)是一种困扰现代社会的神经退行性疾病，突触丢失是发病早期即出现的，与AD临床症状程度呈强相关性的指标，故对突触功能障碍及缺失进行有效的干预成为治疗AD药物研究的新靶标。文冠果茎干或枝条的干燥木部为蒙古族习用药材，能祛风湿，消肿止痛，主要用于治疗风湿性关节炎等症。文冠果壳苷是从文冠果果壳中提取的三萜皂苷类化合物，前期研究证实，文冠果壳苷对APP转基因小鼠及SAMP8快速老化小鼠等7种AD模型的学习记忆障碍具有显著的改善作用，并可明显减轻突触结构的异常，增加突触素蛋白的表达。本课题将围绕AD大脑突触功能可塑性及突触结构可塑性的损伤机制，采用电生理学、细胞和分子生物学、免疫组织化学等实验技术，深入探讨文冠果壳苷对APP/PS1双转基因AD小鼠模型突触可塑性的作用及分子机制，为中药现代化提供实验依据。

研究表明，β淀粉样蛋白沉积及Tau蛋白过磷酸化等因素诱导的突触损伤导致脑内神经网络联系的障碍与阿尔茨海默病的发病及进程密切相关。文冠果壳苷是一种三萜皂苷类单体化合物，前期研究结果证实其对侧脑室注射Aβ1-42所致痴呆小鼠、STZ诱导的痴呆大鼠等多种阿尔茨海默病（AD）模型动物的学习记忆障碍具有显著的改善作用，并可增加海马突触相关蛋白SYP、PSD95的表达以及神经新生标志物GAP43的表达，提示文冠果壳苷可能具有保护突触或提高突触可塑性的作用及促进神经发生的作用。但是，上述动物模型大多是急性损伤的AD模型，与临床AD发病缓慢等特点有较大差异，只能观察药物的短期治疗效果。而APP转基因或APP/PS1转基因小鼠AD模型被认为是目前最接近临床AD病人发病机制、病理改变及症状的动物模型，并可观察药物的长期治疗效果。因此，本研究采用APP转基因小鼠及APP/PS1转基因小鼠模型考察了文冠果壳苷改善学习记忆障碍的作用及其对突触可塑性及神经发生的影响。.研究发现，文冠果壳苷对APP转基因小鼠及APP/PS1转基因AD小鼠的多种学习记忆障碍具有显著的改善作用，同时，显著提高海马树突棘密度及突触结构可塑性。其机制可能与促进BDNF/MERK/PI3K信号通路蛋白表达有关。也可能与减少Aβ斑块沉积及抑制Tau蛋白过度磷酸化对突触的损伤有关。文冠果壳苷可能通过降低胞内钙超载，提高APP/PS1转基因小鼠脑内CaMKII-GluR蛋白的表达，降低STEP61及pY531-Fyn蛋白的表达，进而改善pY1472-NR2B在突触上及突触外的分布，增加突触上NR2B蛋白的表达，而降低突触外NR2B蛋白的表达，进而改善突触功能可塑性。文冠果壳苷可能通过上调APP/PS1转基因小鼠脑内Wnt/β-catenin信号通路，促进神经干细胞的增殖及向神经元的分化，进而增加神经元的数量，改善学习记忆障碍。该研究结果为文冠果壳苷有可能开发成为防治AD 的新药提供了科学依据。