红花黄色素对Aβ诱导的突触可塑性损伤及胶质细胞活化的调节作用及机制研究

Previous studies showed that safflor yellow (SY) improved the learning and memory deficits in different dementia model, inhibited amyloid deposit and glial fibrillary acidic portein expression, increased the expression of synaptophysin and protected the neuron. In order to further determine whether SY exert the therapeutical effect for AD by reducing Aβ induced synaptic plasticity damage? Or SY exert the effect of learning and memory improvement by inhibiting Aβ induced glia activation, reducing subsequent nerve inflammation? On this topic, we will take the synaptic plasticity and glia activation as the research target, using APP/PS1 transgenic mice and Aβ1-42 hippocampus-injected rats to further observe the regulatory role of SY on long-term potentiation, synaptic morphology, synaptic number, synapse-associated proteins expression and the regulatory mechanism. We will also observe the regulatory effects of SY on glia activation, secretion of inflammatory mediator and the inflammatory morphology of glia. At the cellular level, we will observe the effect of SY on synaptic toxicity in neuron and the coculture system of neuron and glia of Aβ1-42 treatment.This cellular experiment is used to further investigate the regulatory mechanisme of SY on synaptic plasticity. This project is expected to find a drug to delay the process of Alzheimer's disease.

前期研究显示，红花黄色素（SY）可明显改善不同类型痴呆动物的学习记忆能力，抑制β淀粉样蛋白沉积的同时增加突触素的表达，抑制胶质纤维酸性蛋白的表达，对神经元具有一定的保护作用。为进一步明确SY是否通过减轻Aβ对突触可塑性损伤而发挥防治AD的作用？或是抑制Aβ对胶质细胞的活化作用，减轻随后的神经炎症反应而发挥其学习记忆改善作用？本课题以突触可塑性和胶质细胞活化为研究靶点，采用APP/PS1转基因小鼠及Aβ1-42海马注射致大鼠痴呆模型，观察SY对突触传递的长时程增强、突触形态、数量、突触相关蛋白表达及突触可塑性调节机制的影响。观察SY对胶质细胞活化、炎症介质释放及胶质细胞炎症形态的影响。在细胞水平，建立神经元及神经元与胶质细胞共培养体系，观察SY对Aβ1-42处理的细胞培养体系突触毒性的影响，进一步明确SY调节突触可塑性的分子机制，希望能寻找一种可延缓AD发病进程的药物。

本课题采用APP/PS1转基因小鼠及Aβ1-42海马注射致大鼠痴呆模型，观察SY对突触形态、数量、突触相关蛋白表达及突触可塑性调节机制的影响。观察SY对胶质细胞活化、炎症介质释放及胶质细胞炎症形态的影响。在细胞水平，采用Aβ1-42 诱导SH-SY5Y 细胞损伤模型及在纯化神经元培养体系 (NE-S) 和神经元与星形胶质细胞共混合培养体系 (MIX-S) 中，建立Aβ1-42 诱导神经元损伤模型，探讨红花黄色素对Aβ1-42 诱导的神经元损伤的保护作用及SY对Aβ1-42处理的细胞培养体系突触毒性的影响。结果显示，红花黄色素对APP/PS1转基因小鼠的学习记忆能力具有较好的改善作用，可减轻脑组织损伤并增加树突棘的密度与长度；红花黄色素可增加突触可塑性相关蛋白的表达，通过调节BDNF-Trk B及ERK/pERK信号通路，提高突触可塑性；红花黄色素可抑制APP/PS1转基因小鼠胶质细胞的过度活化，减少炎症因子释放，减轻慢性炎症造成的突触损伤，从而发挥神经保护作用。SY可改善Aβ1-42诱导的AD模型大鼠学习记忆能力及脑组织病理学损伤，抑制 Aβ 沉积产生的胶质细胞活化，减少炎症介质释放，调节 M1/M2 极化，以改善 Aβ1-42 致大鼠痴呆症状。SY可减少AD模型大鼠脑组织中Aβ的沉积，减少树突棘的损伤，增加突触相关蛋白的的表达，通过改善谷氨酸循环紊乱进而提高突触可塑性。在细胞水平，红花黄色素可以通过上调SAPPα，IDE，NEP 蛋白的表达和下调BACE-1 的表达而减少Aβ1-42 的含量，从而减少Aβ1-42 引起的细胞损伤，此作用可能与MARK/ERK 通路的激活有关。在神经元与星形胶质细胞的共混合培养体系中，星形胶质细胞能够影响突触可塑性而减轻Aβ1-42 的神经毒性，亦可降低共培养体系中谷氨酸的水平，触发BDNF/TrkB/ERK 信号通路的激活，从而上调突触相关蛋白的表达，减少Aβ1-42 诱导的神经元损伤。