针刺调控SIRT3介导线粒体保护作用改善AD小鼠学习记忆的机制研究

AD is a imprtant disease affecting the survival in the social aging process, acupuncture can improve the learning and memory impairment effectively in AD, while the mechanism remains unclear. Previous studies have shown that acupuncture could protect the structure and funcion of mitochondria, promote the learning and memory capacity, but the specific pathway is unknow. SIRT3 is a mitochondria-located histone deacetylase, which can protect the structure and function of mitochondria through regulating metabolic enzyme chain and oxidative stress by deacetylation. So, whether the mitochondria protection mediated by SIRT3 is a potential mechanism of acupuncture for improving AD learning and memory? Based on this, this project choosing the SAMP8 as research object, accroding to the "marrow depletion due to kidney deficiency" pathogenesis of Chinese medicine, combining "YongQuan" and "BaiHui",using neuroethology, electrophysiology, electron microscope, PCR, WB etc. technology, is to observe the protective effect of acupuncture on the structure of neuronal mitochondria, and on the mitochondrial function by detecting membrane potential, metabolic enzyme activities and ATP content etc., and detect the protein, mRNA change of SIRT3 and it`s transcription factor PGC1-α, GATA2, combing SIRT3 inhibitor, attempts to reveal the possible mechanism of improving learning and memory of acupuncture by regulating SIRT3.

AD是社会老龄化进程中影响生存的重要疾病，针刺可以有效改善AD学习记忆障碍，但机制仍不完全明确。课题组多次发现针刺可以保护AD动物神经元线粒体结构和功能，改善学习记忆能力，但作用途径不明。SIRT3是定位于线粒体的组蛋白去乙酰化酶，通过去乙酰化作用直接调节代谢酶链及氧化应激等过程，保护线粒体结构和功能。SIRT3介导的线粒体保护是针刺改善AD学习记忆的潜在途径吗？基于此，本项目以AD模型小鼠为研究对象，根据AD“肾虚髓亏”的中医病机，针刺“涌泉”、“百会”，运用行为学、电生理、电镜、PCR等技术，采用水迷宫、LTP评价学习记忆能力，以线粒体形态、数量、超微结构和膜电位、代谢酶链活性、ATP含量等充分评价针刺对线粒体结构和功能的影响，并检测针刺对SIRT3及调控因子GATA-2、PGC-1α蛋白表达和mRNA的影响，结合SIRT3抑制剂，力图揭示针刺调控SIRT3改善AD学习记忆的可能机制。

对线粒体结构和功能的保护，是针刺促进突触可塑性改善学习记忆的重要途径。SIRT3作为线粒体特异的组蛋白去乙酰化酶，对线粒体的功能和结构保护具有重要调控作用，本项目围绕“SIRT3可能介导针刺保护线粒体促进学习记忆”科学假说，开展了三部分研究工作：.一、针刺改善AD学习记忆能力研究。结果显示，针刺能显著降低隐蔽平台实验第4、7天的治疗组逃避潜伏期成绩，抑制剂组第6天的逃避潜伏期相比较于治疗组显著延长。针刺可以显著提升治疗组目标象限时间比、路程比，而抑制剂组与治疗组相比无显著改变。电生理结果提示，针刺可以显著下调潜伏期，上调群峰电位（PS）增幅，表明针刺可以提高SAMP8小鼠的LTP增幅，改善学习记忆能力。.二、针刺保护线粒体结构功能研究。研究发现，治疗组线粒体结构较为完整，嵴排列整齐，整体结构略有改善，抑制剂组的线粒体结构与治疗组情况基本一致。表明针刺对线粒体结构有一定的保护效应。模型组的SDH、IDH2、AceCS2、MnSOD酶活性显著降低，治疗后酶活性显著升高；与治疗组相比，抑制剂组SDH、MnSOD酶活性无显著改变，IDH2、AceCS2酶活性显著降低。.三、针刺调控SIRT3机制研究。证实了SIRT3、PGC-1α、GATA-2的mRNA相对表达含量模型组较空白组显著增加，治疗组较模型组呈下调趋势，抑制剂组与治疗组SIRT3、PGC-1α的mRNA相对表达含量无差异，GATA-2的mRNA相对表达含量显著升高。模型组SIRT3、PGC-1α、GATA-2蛋白相对表达量比空白组显著下调，治疗组较模型组均呈明显上调，而抑制剂组比治疗组均显著减少。.通过本项目的研究发现，针刺可以显著提升SAMP8小鼠海马SIRT3及其调控因子PGC-1α、GATA-2的蛋白表达，改善小鼠学习记忆能力，这一效应可以被SIRT3特异性阻断剂3-TYP降低。通过本项目的研究，基本证实了去乙酰化酶SIRT3是针刺保护线粒体促突触可塑性发挥改善学习记忆能力的途径，对于阐释针灸改善学习记忆机制具有一定的学术价值。