GIP/GIP受体信号作为术后认知功能障碍治疗靶点的实验研究

The incidence of postoperative cognitive dysfunction (POCD) is high and the mechanisms are very complex. Nowadays, there still have no effective therapeutic measures. Neuroinflammation and perioperative insulin resistance have shown to be closely related to the occurrence of POCD. Therefore, combined regulation of this two factors can provide a new way to treat POCD. Glucose dependent insulinotropic polypeptide (GIP) not only involve in the maintenance of glucose homeostasis, but also play a key role in neuroprotection by regulating synaptic plasticity, promoting neurogenesis, as well as anti-apoptosis in Alzheimer's disease. At present, no studies have confirmed that the low activity of GIP/GIP receptor signaling is involved in POCD. It is not yet known whether upregulating this signaling can treat POCD. Therefore, the aim of this study is to observe the feasibility of treating POCD with the target of GIP/GIP receptor signaling. We also observe whether PPAR gamma is one of the upstream regulatory factors and participates in the regulation of the expression of its receptor. We further explored whether enhance GIP/GIP receptor signaling alleviate postoperative cognitive function by activating the PI3K/Akt/GSK3 beta signaling pathway.

术后认知功能障碍（POCD）发生率高、机制复杂且无有效防治措施。神经免疫炎症反应及胰岛素抵抗均被证实与POCD的发生密切相关，针对两种因素进行联合调控可为治疗POCD提供新途径。研究发现，葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(GIP)不仅参与糖稳态调控，还可作为神经营养因子在阿尔茨海默病等疾病中发挥调节突触可塑性、促进神经发生、抗凋亡等作用。目前，没有研究证实GIP/GIP受体信号活性低下在POCD的发生中是否起作用，调控此信号活性能否治疗POCD也不明确。故本课题拟通过给予GIP受体激动剂或拮抗剂，从改善脑组织胰岛素抵抗的角度，观察以GIP/GIP受体信号为靶点治疗POCD的可行性。并观察PPARγ是否是其上游的调控因子之一，参与调控其受体的表达。同时观察其下游是否通过激活PI3K/Akt/GSK3β信号通路来发挥作用，以阐明调控此信号活性治疗POCD的分子机制。

围术期神经认知障碍（Perioperative neurocognitive disorders, PND）发生率高、机制复杂且无有效防治措施。神经免疫炎症反应及胰岛素抵抗均被证实与PND的发生密切相关。本研究从改善胰岛素抵抗的角度，观察调控GIP/GIP受体信号治疗PND的可行性。实验一 老年小鼠随机分为两组：对照组和模型组。行为学实验后取海马组织，采用western blot检测PPAR γ和GIPR的表达水平，并计算胰岛素抵抗指数。实验二 基于PND动物模型，分别给予PPAR γ激动剂或PPAR γ拮抗剂进行干预。通过检测GIPR的表达情况，以验证PPAR γ是否是其上游调控因子。实验三 基于PND动物模型，分别给予GIPR激动剂或GIPR拮抗剂进行干预，来探索其下游介导的效应，并在细胞水平上进行验证。结果显示，模型组小鼠逃逸潜伏期延长（P<0.05），目标象限时间百分比降低（P<0.05），表明模型组小鼠认知功能较对照组明显低下。模型组PPAR γ和GIPR的表达水平降低（P<0.05）、胰岛素抵抗指数增高（P<0.05），提示其可能参与了PND的发病过程。PPAR γ激动剂可以促进PND模型组GIPR表达，而拮抗剂降低其表达（P<0.05），表明PPAR γ是GIP/GIP受体信号的上游调控因子之一。给予GIPR激动剂干预后，炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6的水平、Tau蛋白磷酸化水平、Aβ含量以及凋亡相关蛋白的表达明显降低（P<0.05）。海马原代细胞培养结果显示，沉默GIPR可以逆转PPARγ过表达引起的炎症因子、磷酸化Tau蛋白、Aβ以及细胞凋亡水平的降低（P<0.05）。上述结果表明，GIP/GIP受体信号可以作为干预靶点，通过降低胰岛素抵抗，进而改善围术期认知功能障碍，为PND的治疗提供了新的方向。