糖原合酶激酶-3β参与饮食限制促进Tg2576小鼠神经发生的作用及机制

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）是最常见的神经退行性疾病，以认知障碍为主要特征。近年发现，成年脑内神经发生减少可能是导致AD患者认知障碍的主要原因之一，饮食限制可促进小鼠脑内的神经发生，糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）在神经发生中起重要作用，但机制均不清楚。申请者以往研究发现升高GSK-3β活性可促进成年大鼠海马的神经发生，前期实验又发现饮食限制可升高GSK-3β的活性，提示饮食限制可能通过调节GSK-3β活性促进神经发生从而改善AD的认知功能,但机制需要进一步阐明。因此本项目拟在转基因鼠AD模型即Tg2576小鼠进行饮食限制，并进行脑立体定位注射"特异性降解GSK-3β的慢病毒载体"，以下调GSK-3β活性，探讨GSK-3β在饮食限制促进神经发生中的作用及其机制，为明确神经发生的机制提供新的依据，并为AD的防治提供切实可行的新策略。

在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）病人脑内神经发生的数量减少，增加神经发生可以有效改善AD的认知功能障碍，有研究表明适量的饮食限制（dietary restriction, DR) 能够增加成年哺乳动物脑内的神经发生，而机制不明。为明确饮食限制促进3×Tg-AD小鼠海马DG区神经发生并改善认知功能障碍，进一步阐明GSK-3β激活在饮食限制促进神经发生中起重要作用，为AD 的防治提供新的策略，我们合成了降低小鼠GSK-3β表达的shRNA oligo sequences和无功能对照，并将其连接入慢病毒转染载体，通过脑立体定位注射入小鼠双侧海马DG区，在此基础上对小鼠进行交替性饮食限制或正常饮食12周。利用免疫荧光双标、免疫印迹、免疫组化等方法检测GSK-3β在饮食限制促进神经发生中的作用。结果发现：限制饮食后血糖明显下降，恢复饮食后血糖回到正常，饮食限制能够增强胰岛素的敏感性；饮食限制可明显增强3×Tg-AD小鼠的学习和记忆能力，促进海马DG区神经发生，并增强GSK-3β活性，而通过慢病毒感染降低GSK-3β的表达后，可抑制饮食限制引起的学习和记忆能力的增强，同时新生神经元的数量减少；饮食限制可抑制PI-3K/Akt通路，也可增强AMPK活性；而GSK-3β活性升高可能通过增加CREB的表达，从而增强神经发生。因此我们得出结论：饮食限制通过激活GSK-3β进而增加海马DG区的神经发生，其机制可能通过胰岛素信号通路抑制PI-3K/Akt通路，也可能通过激活AMPK信号通路，进而抑制PI-3K/Akt通路，结果导致GSK-3β的激活，并进一步增加CREB的表达和活性。