基于淫羊藿苷调控INS/PI3K/AKT通路抗阿尔茨海默病的作用机制研究

Cerebral glucose metabolism disorder is a key link in the process of ccurrence and development of Alzheimer's disease (AD), So improving the glucose metabolism disorder is one of effective treatment strategy for AD. The protective effects of icariin (ICA) on AD were revealed, and the blood sugar levels in APP/PS1 transgenic AD mice were also decreased after ICA treatment, so we infer that the mechanism of ICA for the prevention and treatment of AD may be related with the improvement of glucose metabolic disorder, and the insulin(INS)/phosphatidylinositol 3 kinase (PI3K)/Serine/threonine protein kinase B (PKB or AKT) signaling pathway involves in the process. To test this hypothesis, the project intends to use APP/PS1/Tau three transgenic mice which can most simulate two pathological features and dysfunction of learning and memory in patients with AD to observe the protective effects of ICA on AD, on this basis, the influence of ICA on the brain glucose metabolism and INS/PI3K/AKT signaling pathway in AD mice were further investigated. At the same time, Aβ1-40-induced hippocampal nerve cell damage in newborn rats was used as research object to observe whether ICA can produce protective effect on AD through regulating the INS/PI3K/AKT signaling pathway by gene silencing technology. The research will further reveal a new mechanism for ICA in preventing and treating AD, provide a pharmacological basis for follow-up research about ICA used for the prevention and treatment of AD.

脑内糖代谢功能紊乱是阿尔茨海默病（AD）发生与发展的关键环节，因此，以改善糖代谢紊乱为策略是治疗AD的有效方法之一。本研究组通过APP/PS1转基因小鼠揭示淫羊藿苷（ICA）的抗AD作用，同时发现ICA降低AD小鼠血糖水平，由此推测，ICA对AD的防治机制与改善脑糖代谢功能紊乱有关，INS/PI3K/AKT信号通路可能介入其中。为验证这一假设，本项目拟采用目前最能模拟AD患者两大病理特征及学习记忆功能障碍的APP/PS1/Tau三转基因小鼠进一步验证ICA的抗AD作用，在此基础上，观察ICA对AD小鼠糖代谢功能及INS/PI3K/AKT通路的影响；同时，采用Aβ1-40诱导原代培养的新生大鼠海马神经细胞损伤作为研究对象，通过基因沉默技术，观察ICA是否通过调控INS/PI3K/AKT信号通路产生抗AD作用，揭示ICA防治AD的新机制，为ICA用于临床防治AD的后续研究提供基础药理学依据。

脑葡萄糖代谢障碍与阿尔茨海默病（AD）密切相关，因此，以改善脑葡萄糖代谢障碍为策略是治疗AD的有效方法之一。本项目以APP/PS1/Tau三转基因AD小鼠作为研究对象，观察ICA是否通过改善脑葡萄糖代谢障碍产生抗AD作用，并分析其作用机制。研究发现，ICA治疗5个月明显改善小鼠学习记忆功能、运动功能及筑巢能力，降低外周血糖水平，改善小鼠海马和皮质形态学损伤，增加神经元数量，增加神经元核抗原（NeuN）和突触后致密蛋白 95（PSD95）蛋白表达，减少β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积，减少淀粉样前体蛋白（APP）、Aβ1-40、Aβ1-42蛋白表达及Tau蛋白在PHF-1、Ser199/202、Thr231、Thr217及Ser422位点磷酸化水平，并且ICA明显增加小鼠海马和皮质18F-FDG摄取率，降低海马组织葡萄糖含量；为观察ICA对葡萄糖转运及代谢的影响，本研究检测了葡萄糖转运体（GLUT）、糖代谢关键酶即己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）、丙酮酸激酶（PK）及丙酮酸脱氢酶E1α亚基（PDHA1）活性及蛋白表达，结果提示ICA增加海马和皮质GLUT1、GLUT2及GLUT3蛋白表达，增加HK1、PFK1、PKM1和PDHA1活性及蛋白表达；同时，研究发现ICA明显增加小鼠皮质INS/PI3K/AKT信号通路相关分子pIR Tyr1361、pPI3K、AKT、pAKT Ser473 和 pGSK3β Ser9 的表达，降低pIRS1 Ser307 和 pIRS1 Ser616表达，而INS、IR、IRS1、p85、p110 α和GSK3 β在各实验组中无明显变化。此外，离体研究也证实ICA通过改善PI3K/AKT信号通路改善能量代谢障碍产生神经保护效应。本研究揭示，ICA通过改善葡萄糖转运及代谢从而改善脑能量代谢障碍产生抗AD作用，其机制与改善INS/PI3K/AKT信号通路障碍有关。本研究旨在发现ICA抗AD作用的新机制甚至新靶点，为ICA用于AD防治的后续深入研究奠定基础。本研究共发表论文10篇（SCI收录7篇，北图核心1篇，科技核心2篇），培养研究生3名，实习生3名，培养中青年骨干3名。