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目的:
糖尿病脑病是老年性痴呆(Alzheimer’s disease,AD)发生的危险因素之一,本研究室前期工作表明糖尿病脑病动物存在学习记忆功能减退和神经元退行性变表现,经神经营养肽干预后可得到明显改善。APP5肽是APP17肽的活性序列,经本室进行结构改造的APP5肽类似物P165具有抗酶解作用,可口服给药并起到保护神经元的作用。本研究应用高糖损伤、Ap25-35损伤SH-SY5Y细胞和链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)诱发糖尿病(diabetes mellitus,DM)小鼠模型,观察与学习记忆功能密切相关的突触蛋白和胰岛素信号转导蛋白的变化及P165的作用,力图阐明P165改善学习记忆功能的可能机制,为其进一步开发利用提供实验依据。
方法:
1.体外实验:应用多肽自动合成仪,固相法合成P165,高效液相纯化。体外培养SH.SY5Y细胞,分为正常对照组(C组)、两个损伤组(分别加入葡萄糖8.33mmol/L和Ap25-35 10pmol/L,即G组和Ap组)两个损伤治疗组(在损伤状态下分别加P165 40μmol/L,即G+P165组和Ap+P165组),Western-blot检测突触蛋白PSD-95、Shankl、α-synuclein和胰岛素信号转导通路蛋白IR、IRS-1的表达变化。
2.体内实验:昆明小鼠60只,随机分为5组,即正常对照组(C组)、糖尿病模型组(DM组)、小剂量P165治疗组(DM+小P165组)、中剂量P165治疗组(DM+中P165组)和大剂量P165治疗组(DM+大P165组)。应用链脲佐菌素STZ诱发糖尿病模型,给予APP5肽类似物P165灌胃,小剂量5μg/只/天,中剂量101μg/只/天,大剂量20μg/只/天,C组和DM组以等体积生理盐水灌胃。5周后,应用免疫组织化学染色和Western-blot的技术方法,检测小鼠海马突触蛋白PSD-95、Shankl、α=synuclein和胰岛素信号转导通路蛋白IR、IRS-1、MAPK的表达变化。
结果:
1.体外实验Western-blot:与正常对照组相比,高糖组和Aβ组α-synuclein、IR和IRS-1表达上调,而PSD-95和Shank1表达减少,经过P165治疗后,上述蛋白表达水平趋于正常。
2.体内实验
免疫组织化学染色:与正常对照组相比,糖尿病小鼠海马α-synuclein、IR和IRS-1阳性神经元表达上调,而PSD-95、Shank1和MAPK阳性神经元表达减少,经过不同剂量的P165治疗后,上述蛋白表达水平趋于正常。
Western-blot:与正常对照组相比,糖尿病小鼠海马α-synuclein、IR和IRS-1表达上调,而PSD-95、Shank1和MAPK表达减少,经过不同剂量的P165作用后,上述蛋白表达水平趋于正常。
结论:
1.高糖、Aβ<,25-35>损伤SH-SY5Y细胞和1型糖尿病脑病动物模型海马神经元存在α-synuclein、IR和IRS-1表达上调,PSD-95、Shank1和MAPK表达下降,提示神经元突触蛋白表达异常和胰岛素信号转导通路发生障碍。
2.APP5肽类似物P165可以使PSD-95、Shankl、α-synuclein、IR、IRS-1和MAPK表达趋于正常,表明P165可能通过影响突触传递和胰岛素信号转导通路,达到保护神经元,提高学习记忆功能的作用。
3.APP5肽类似物P165不影响血糖水平,表明其作用机制不是降低血糖水平,而是通过影响神经元突触蛋白和胰岛素信号转导通路实现的。