海马认知障碍和XIAP对糖脂代谢的影响及其机制

When making the dementia rat model, the applicant once injected Aβ into the rat's hippocampus（3.8-4.0mm after the anterior fontanelle, 2.0mm next to the left and right open）. The applicant found that the rat suffered from cognitive impairment, gastrointestinal expansion, and significantly increased blood glucose and lipid levels. The further study found that neurons become pyknotic hyperchromatic, increased apoptosis and reduction of anti-apoptotic protein XIAP's expression. To further understand the function of hippocampus and XIAP in glucolipid metabolism, this project intends to make rat model with hippocampus's cognitive impairment to study the hippocampus & XIAP's effect on the glucolipid metabolism and the relation between hippocampus & XIAP and gastrointestinal motility, key enzyme of glucolipid metabolism, cognitive function and neuron discharge from the morphological, behavioral, electrophysiological and molecular biology aspects by intensifying and reducing the XIAP's activeness of the hippocampus. This study holds significance for clarifying the regulatory mechanism of glucolipid metabolism. Previously, the applicant conducted systematical study on XIAP and successfully made TAT-XIAP fusion protein that can cross cell membranes and the blood-brain barrier. The applicant also probed and improved the related techniques such as stereotactic brain, cognitive function examination and therefore got several authorized patents, which lays a solid foundation for this application and offers good idea and technology for this study.

申请者在制作痴呆大鼠模型过程中，将Aβ注射至大鼠海马（前囟后3.8-4.0mm、左右旁开2.0mm），发现大鼠出现认知障碍的同时，也表现出胃肠扩张和血糖血脂水平显著升高，在对海马的进一步研究中发现海马神经元固缩浓染、凋亡增多、抗凋亡蛋白XIAP表达水平降低。为深入研究海马和XIAP在糖脂代谢调节中的作用，本课题我们拟建立海马认知障碍大鼠模型，通过增加和降低海马XIAP活性，从形态学、行为学、电生理学和分子生物学等方面探讨海马和XIAP对糖脂代谢的影响及其与胃肠运动、糖脂代谢关键酶、认知功能和神经元放电的关系。本研究对阐明糖脂代谢的调控机制具有重要意义。前期我们对XIAP进行了系统研究，并成功制备了能穿过细胞膜和血脑屏障的TAT-XIAP融合蛋白，对脑立体定位和认知功能评价等相关技术进行了探索和改进，已有多项专利获授权，这些积累为我们拟申请的课题奠定了良好基础，并提供了很好的思路和技术手段。

认知障碍与糖尿病是一组复杂的重大医学疾病，两者有相似的临床表现及病理生理机制。本项目将β 淀粉样蛋白（Aβ 1-42）注射至大鼠海马制备认知障碍大鼠模型，利用基因工程技术制备具有生物学活性的TAT-XIAP融合蛋白，通过增加和降低大鼠海马XIAP活性，观察认知障碍大鼠血糖血脂水平的变化及其与大鼠海马神经元凋亡、胃肠运动、糖脂代谢关键酶表达和海马神经元放电变化的关系。研究发现，Aβ 1-42至认知障碍大鼠血糖血脂水平呈现不同程度的升高，大鼠海马CA1区神经元凋亡可能与血糖血脂水平变化有关。将TAT-XIAP和XIAP反义寡核苷酸分别增加和降低大鼠海马XIAP蛋白活性可影响大鼠血糖血脂水平，这种变化可能与大鼠胃肠蠕动、胃排空率和小肠推进率以及肝脏AMPK表达水平有关，因此我们认为，认知障碍海马神经元凋亡可引起糖脂代谢异常，推测其机制可能是通过调节胃肠运动和肝脏AMPK表达水平实现的，海马抗凋亡蛋白XIAP功能变化可影响糖脂代谢，提示神经系统在糖脂代谢水平调节过程中具有重要作用。进一步研究发现，大鼠海马认知障碍引起的血糖血脂水平升高，其机制可能与胃肠激素水平变化进而导致胃肠运动障碍有关。认知障碍大鼠肝脏和骨骼肌GSK-3β mRNA及蛋白表达水平、肝脏HMG-CR水平均升高，推测其在认知障碍大鼠糖脂代谢异常发生过程中发挥了重要作用。实验中我们发现认知障碍大鼠血糖血脂水平升高，为进一步证实神经系统在糖脂代谢调节中的作用，我们增加了研究内容，一是去除大鼠肝神经，观察血糖血脂的变化，二是探讨海马影响糖脂代谢的神经通路，对海马与下丘脑腹内侧核之间的神经通路进行了研究。本项目研究为阐明认知障碍与糖尿病间的相互关系及其发生机制提供了参考数据。本项目共发表论文7篇，其中SCI收录1篇，中文核心6篇。研究中我们对相关技术进行了探索和改进，已获授权国家专利6项。资助项目执行期间共培养研究生5名。