双酚A引起大脑胰岛素抵抗致早期认知的损伤及机制

Alzheimer's disease has become the major threats after cancer and cardiovascular disease,and it gains much more attention,since many younger patients are suffering from it.The environmental chemical exposure mighe be the key risk factors but not limit to age and genetic factors.However,the mechanisms are still poorly understood.BPA is widely used as the base compound in the manufacture of polycarbonate plastics for daily equipments.Our previous study indicated that BPA exposure contributed to peripheral insulin resistance in adult mice and even offspring. Intriguingly, we also discovered that BPA exposure resulted in brain insulin resistence. Meanwhile, the early stage of AD hallmarks, APP and p-tau were significantly increased.Therefore,we hypothesised that BPA exposure disrupted the brain insulin signals and finalized recognition defects which was based on the important performation of insulin signals in the brain. Therefore, in the present work, the moriss water maze,brain slice patch clamp,ERs knock out, APP/PSEN,db/db and STZ-induced insulin resistance mouse models were applied to investigate the associations between the brain insulin resistance and the early cognitive defects. These studies,taken together, might provide the newly insights into the interventional strategies for BPA-mediated brain insulin resistance and the corresponding cognitive defects.

阿尔茨海默病（AD）已成为继心血管、肿瘤后对人类健康的重大威胁，且近年来呈年轻化趋势，除与年龄、遗传因素相关外，环境化学物暴露亦是致病危险因素，但其机制仍不清楚。双酚A作为一种典型，具拟雌激素作用的内分泌干扰物，广泛存在于食品、饮料包装材料中，与人们日常生活极为密切。我们既往研究显示，BPA暴露可导致成年及子代小鼠外周胰岛素抵抗，近期预实验我们发现BPA亦可引起脑胰岛素抵抗，上调AD早期病理性标志蛋白APP，p-tau表达。基于胰岛素信号在学习记忆中的重要作用，我们认为BPA暴露可能通过破坏脑胰岛素信号导致早期认知障碍形成。因此该课题以海马区胰岛素信号为主线，通过Moriss水迷宫、脑片膜片钳、雌激素受体敲除、AD模型小鼠，db/db及STZ建立的胰岛素抵抗模型，系统探讨BPA暴露引起的脑胰岛素信号紊乱与早期认知障碍形成的关系及机制，进而提供依据支持和潜在的干预靶点，具有重要的预防意义。

双酚A（Bisphenol A，BPA）是一种代表性环境内分泌干扰物，具有模拟或拮抗机体多种激素的作用。研究显示，BPA暴露可引起能量代谢紊乱，导致外周胰岛素抵抗，糖尿病等多种疾病发生。但BPA能否引起中枢胰岛素抵抗及潜在疾病发生仍然未知。该研究通过体内和体外实验，发现BPA暴露引起胰岛素信号通路发生明显紊乱，其关键性胰岛素信号分子胰岛素受体底物1（IRS-1）酪氨酸磷酸化水平显著下降，此外其下游重要信号传递分子AKT失活， GSKβ 及GSKα丝氨酸位点去磷酸化而激活。基于GSKβ 及GSKα激酶的激活对下游神经病理性蛋白APP和p-tau的调节作用，我们发现BPA暴露可引起阿尔兹海默（AD）病理性蛋白APP，BACE-1和Aβ42的高表达，同时AD另一标志性蛋白p-tau的多个磷酸化位点显著激活。该系列病理性蛋白的高表达和中枢胰岛素抵抗密切相关。利用罗格列酮及胰岛素刺激，发现上述BPA暴露后引起的AD病理性蛋白高表达的现象被显著抑制。动物实验显示，即使成年暴露于BPA也会引起上述蛋白及葡萄糖转运体的改变。对BPA围产期暴露后成年子代进行行为学检测，发现记忆测试中，潜伏期延长、错误次数增多、跳下平台动物数增多，6m龄、9m龄小鼠水迷路和跳台实验结果显示，围产期暴露于10/100μg/kg/d剂量的BPA可引起雄性F1代小鼠行为学异常。子代小鼠6月及9月龄BPA暴露组（100μg/kg/d）其棘突密度显著减少。在体实验同样发现，BPA暴露后大脑皮层及海马区p-tau的多个磷酸化位点激活，表现为高度磷酸化。对p-tau磷酸化机制进行阐述，发现介导p-tau磷酸化的上游激酶CDK5在围产期BPA暴露后的不同月龄的小鼠的海马区均明显激活，表现为磷酸化程度增高，而类似的现象在皮层中亦得到证明。此外，BPA暴露导致GSK-3β，磷酸酶PP2Ac磷酸化，甲基化和去甲基化之间的紊乱是引起p-tau高度磷酸化的另一重要途径。发现海马及皮层在BPA暴露后，PP2Ac甲基化程度降低，去甲基化程度增高，皮层PP2Ac磷酸化程度增高。. 该研究发现，无论是围产期还是成年期暴露，中枢胰岛素抵抗是BPA暴露引起AD样改变的重要原因，因而对中枢胰岛素信号的干预可为BPA暴露引起的早期AD样改变提供潜在的治疗靶点，具有重要应用价值。