TRPC通道在糖尿病海马神经元损伤中的作用及机制研究

Diabetes-associated cognitive disorder is one of the complications of diabetes and a risk factor of senile dementia. Hippocampus is the key structure for learning and memory. It has been reported that diabetes induced the apoptosis of hippocampal neurons and decreased the synaptic plasticity. Both changes are related to the broken calcium homeostasis. Transient receptor potential canonical (TRPC) channels highly express and widely distribute in hippocampus. TRPC channels functionally involve in the viability, proliferation and migration of neurons and the formation of synapse. Moreover, TRPC channels are directly regulated by hyperglycemia. The results strongly suggest that TRPC channels play a key role in the injury of hippocampal neurons in diabetes. Therefore, we will investigate the effect of diabetes on learning and memory with the electrophysiological, morphological and behavioral technologies in rats. We will investigate the effect of TRPC channels in the diabetes-induced injury of hippocampal neurons from three aspects such as neuron viability and excitability and synaptic plasticity, further explore the cellular and molecular mechanisms of the effect of TRPC from both of the characteristics of neuron and synaptic transmission. The results will provide important theoretical principle for the mechanisms of diabetes-associated cognitive disorder, and provide a key medication target for the prevention and therapy.

糖尿病认知功能障碍是糖尿病的严重并发症，是诱发老年性痴呆的危险因素之一。海马是学习记忆的核心结构，研究证实糖尿病导致海马神经元凋亡和突触可塑性降低，两者均与细胞内钙稳态破坏密切相关。瞬时受体电位离子通道（TRPC）在海马神经元表达水平高而且分布广泛，对神经元的存活、突触的形成以及神经细胞的分化、迁移过程中都执行着重要的职能，而且，TRPC通道可直接受高血糖的调节，这些结果都强有力地提示TRPC通道在糖尿病引起的海马神经元损伤中发挥重要作用，因此，本研究将应用大鼠模型，结合电生理学、形态学、行为学等技术观察糖尿病对学习记忆功能的影响，从细胞存活状态、神经元兴奋性和突触可塑性三个方面系统研究TRPC通道在糖尿病海马神经元损伤过程中所扮演的角色，从神经元本身和突触传递两个层面深入揭示TRPC通道发挥作用的细胞和分子机制，为阐明糖尿病认知障碍的机制提供重要的理论基础，为其防治提供重要的药物靶点。

糖尿病认知功能障碍是糖尿病的严重并发症，是诱发老年性痴呆的危险因素之一。海马是学习记忆的核心结构，研究提示TRPC通道在糖尿病引起的海马神经元损伤中发挥重要作用。在本课题中，我们应用大鼠模型和高糖环境海马神经元体外培养的方法，结合电生理学、形态学、行为学等技术观察糖尿病对学习记忆功能的影响，观察了糖尿病大鼠海马神经元TRPC3通道的表达水平变化与细胞存活状态的关系，分析了海马神经元损伤的分子机制，并施加营养干预进行糖尿病海马神经元损伤的防护研究。结果显示，糖尿病大鼠学习记忆能力降低，海马锥体神经元发生凋亡，神经元树突数量和长度均较对照组降低，神经元兴奋性降低，TRPC3通道表达水平降低，电镜检测显示海马神经元线粒体、内质网、轴突等超微结构改变，突触部位TRPC3表达水平降低。同时，糖尿病大鼠海马神经元发生脂质过氧化和炎性反应，MDA和TNF-α水平均增高，SOD活性下降，AKT磷酸化水平下降，细胞核内NF-κB表达增加，与神经元凋亡发生有关。膳食添加鱼油可在一定程度上缓解糖尿病大鼠氧化应激和炎性反应，改善神经元状态，进一步改善学习记忆功能。体外培养的海马神经元在高糖环境下发生了过氧化损伤，炎性因子分泌增加，神经元存活状态受到影响，突起数量和长度均降低，但是TRPC3通道表达水平表现为增高趋势，提示体内和体外条件存在不同的TRPC3通道下游调控机制，仍需进一步深入研究。研究结果首次系统分析了TRPC3通道在糖尿病海马神经元损伤过程中发挥的作用，揭示了TRPC3通道在神经元存活和维持生理功能中的重要作用，阐明TRPC3通道在糖尿病认知障碍中的功能意义，为糖尿病认知障碍的防治提供重要的药物靶点。