天麻素抑制小胶质细胞激活抗阿尔茨海默氏病的信号网络研究

We have previously demonstrated that gastrodin plays potential anti-inflammatory and neuroprotective role in Alzheimer's disease. but its role and signal transduction mechanisms on inhibitory effects of microglial activation in anti-pathogenesis of Alzheimer's disease are not well known. By using amyloid precursor protein-transgenic mice and the Alzheimer's disease rat models which were established by intra-peritoneal injection of D-galactose combined with Aβ1-42 injection into bilateral lateral cerebral ventricle, primary microglial cells and murine BV-2 microglial cells, we arrange to investigate: (1) The therapeutic role of gastrodin on inhibitory effects of microglial activation in anti-pathogenesis of Alzheimer's disease; (2) Effects of gastrodin on signal transduction pathways which play a crucial role in determinating the microglial activation in anti-pathogenesis of Alzheimer's disease such as WNT / β-catenin signal and Notch signal pathway, mitogen-activated protein kinases (MAPKs) signal transduction and nuclear factor-κB (NF-κB) signal pathway and the tumor suppressor kinase LKB1 / AMP-activated protein kinase (AMPK)/ a mammalian ortholog of Sir2 (SIRT1) signal pathway. Taking together, the research arrange to study the role and signal transduction pathway of gastrodin in pathogenesis of Alzheimer's disease at molecular, cellular and individual levels in order to provide new evidences for inhibitory effects of microglial activation and treatment of Alzheimer's disease.

我们前期研究表明：天麻素具有抗炎和神经保护作用。但缺乏系统的研究天麻素在阿尔茨海默氏病病理过程中抑制小胶质细胞激活，减轻神经炎症的保护作用及信号转导机制。课题拟通过Aβ前体蛋白过表达阿尔茨海默病转基因小鼠与D-半乳糖腹腔注射加侧脑室一次性注射聚集态的Aβ1－42 构建人工复合型阿尔茨海默氏病大鼠、原代培养小胶质细胞和BV-2小胶质细胞株等阿尔茨海默病氏动物与细胞模型，研究（1）天麻素在调控小胶质细胞激活中的作用；（2）天麻素对小胶质细胞激活相关关键信号通路：WNT / β-catenin与 Notch 信号、有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号与核因子-κB信号、肿瘤抑制基因激酶 LKB1 / AMP 活化蛋白激酶/Sir2 哺乳动物同源物信号通路的调控作用。从分子、细胞及整体层面探讨天麻素在抑制小胶质细胞激活，对抗阿尔茨海默氏病病理发生过程中的作用及其信号转导机制。

本研究针对天麻素的神经保护作用，从研究的广度和深度开展了拓展性系统探索。同时，引入天麻素缓释生物可降解材料在神经修复中的作用等交叉学科研究体系，取得了较好的研究成果，完成了以下方面的研究工作：① 初步阐明天麻素抑制LPS诱导小胶质细胞的炎性反应与增殖的作用及机制。探讨天麻素通过抑制Wnt/β-catenin信号通路抑制LPS诱导的小胶质细胞的增殖、活化及炎症反应。② 探讨天麻素调控小胶质细胞改善脑缺血大鼠血脑屏障的保护作用。研究结果揭示了天麻素可通过调控小胶质细胞，改善脑缺血大鼠血脑屏障，发挥保护作用。③ 研究天麻素在癫痫中的抗炎、抗氧化和抗凋亡作用及机制。阐明了天麻素调控小胶质细胞在癫痫病理生理过程中调控p-38、Nrf2/HO-1和Wnt/β-catenin等信号通路，发挥抗炎、抗氧化和抗凋亡的作用及机制。④ 研究探索了天麻素对星形胶质细胞的调控作用，明确了天麻素在脑缺血再灌注损伤中通过JAK2/STAT3信号调控星形胶质细胞中炎性小体的抗炎作用及机制。⑤ 揭示天麻素早期干预减少实验性糖尿病大鼠纹状体神经毒性和通过维持小脑长时程抑制改善糖尿病大鼠运动学习障碍。阐明了天麻素调控纹状体神经元中p-ERK1/2，p-MEK1/2，BDNF和TrKB的表达，降低糖尿病导致的纹状体神经元的神经毒性，以及通过保护浦肯野细胞，维持小脑长时程抑制，从而改善糖尿病大鼠运动性学习功能。⑥ 开展了基于柠檬酸的荧光和光声双模式成像的电活性生物可降解材料的研究。利用柠檬酸化学基团的优势，采用一种简单有效的一锅合成法，开发了一种具有成像和治疗的多功能柠檬酸盐基生物材料，具有促进神经元样 PC12 细胞的增殖与分化。生物可降解的双成像电活性柠檬酸生物材料平台将扩大现有的热阳极材料系统，并通过演示的多功能性为多样化的生物医学和生物应用开辟新途径。⑦ 开展了天麻素用于外周神经再生的Gastrodin/PU 薄膜的制备和细胞增殖能力研究及天麻素交联聚氨酯有利于提高力学性能和细胞活性，阐述了天麻素可化学接枝进入聚氨酯，提高机械性能和细胞活性，Gastrodin/PU膜可以潜在地用作植入材料，以提供具有多孔3D结构和优异的生物相容性以及用于神经组织工程的理想支架。研究阐明了天麻素通过抑制小胶质细胞激活对抗中枢神经损伤作用以及信号转导机制，为天麻素在脑保护的作用提供新的细胞分子生物学依据。