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阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease,AD)是一种慢性神经退行性疾病,是导致全球痴呆发病率上升最主要的原因。AD病因及分子机制十分复杂,且目前无理想疗法。细胞衰老指细胞脱离细胞周期,呈现衰老相关分泌表(Senescence-associated secretory phenotype,SASP),会引起慢性炎症、脂肪组织功能紊乱、糖尿病和胰岛素抵抗等。脂肪组织是肥胖和衰老状态下,大量衰老细胞聚积的关键器官。奇亚是生长在墨西哥和危地马拉等北美洲地区的高原荒漠地区植物,奇亚籽是它的种子。奇亚籽富含α-亚麻酸(α-Linolenic acid,ALA)。在外周组织中,奇亚籽具有改善血脂和胰岛素抵抗等AD危险因素的作用,而目前关于ALA与AD之间关系的报道存在不一致性。因此,进一步探讨奇亚籽对AD及脂肪细胞衰老的影响具有重要的理论意义。目的:以高脂饮食(High fat diet,HFD)诱导的快速老化小鼠(Senescence accelerated prone mouse 8,SAMP8)为模型,探讨奇亚籽干预能否改善:1.SAMP8小鼠认知功能障碍及AD相关病理学指标。2.脂肪细胞衰老关键标志物表达及可能机制。方法:随机将24只SAMP8雄性小鼠分成3组,分别为低脂饲料组(SAMP8 low fat group P8LF,碳水化合物、蛋白质、脂肪供能比为,70%:20%:10%)、高脂饲料组(SAMP8 high fat group,P8HF,碳水化合物、蛋白质、脂肪供能比为,20%:20%:60%)、高脂饲料奇亚籽组(SAMP8 high fat group+Chia seed,P8HC,在上述高脂饲料中添加10%的奇亚籽);以8只正常老化小鼠(Senescence accelerated resistant mouse 1,SAMR1),饲养低脂饲料(供能比同上)为对照组(SAMR1 low fat group,R1LF)。干预时间为18周。实验结束后,进行如下指标检测:1.认知功能及AD病理学指标1.1行为学功能测试:水迷宫实验测定小鼠认知功能。1.2 Aβ病理学:Western blot检测海马和皮质中β样淀粉蛋白(β-amyloid protein,Aβ)生成途径关键蛋白:β淀粉样前体蛋白(β-amyloid precursor protein,APP)、APP裂解酶1(β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1,BACE1)和组织蛋白酶B(cathepsin B),Aβ清除途径关键蛋白:胰岛素降解酶(Insulin-degrading enzyme,IDE)、金属蛋白酶10(A disintegrin and metalloprotease 10,ADAM10)及Aβ42蛋白的表达。1.3 Tau病理学:Western blot检测海马和皮质中磷酸化tau蛋白在丝氨酸396(ser396)和丝氨酸404位点(ser404)的磷酸化水平及tau磷酸化酶:细胞周期素依赖蛋白激酶5(Cell cycle dependent kinase 5,CDK5)、P25/P35蛋白的表达和tau相关激酶磷酸酯酶-2A(Protein phosphatase-α,PP2A)的表达。1.4神经炎症:Western blot检测海马和皮质中神经炎症相关因子胶质纤维酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP);免疫荧光观察海马中Aβ42和小胶质细胞离子钙接头蛋白(Ionized calcium bindingadaptor molecule-1,Ibα-l)的共表达。2.糖耐量和胰岛素耐量实验及血液生化指标进行糖耐量实验(Glucose tolerance test,GTT)和胰岛素耐量(Insulin tolerance test,ITT)试验;测定血清:葡萄糖、胰岛素、脂联素、甘油、甘油三酯和总胆固醇水平。3.脂肪细胞衰老3.1 T1-加权的核磁成像技术(magnetic resonance imaging,MRI)测定小鼠体脂组成。3.2 HE染色观察皮下和附睾脂肪组织中脂肪细胞形态。3.3实时定量PCR(RT-PCR)测定皮下和附睾脂肪组织中p16、p21、p53、CD68、PAI-1基因的表达。3.4 Western Blot测定皮下和附睾脂肪组织中磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(phosphorylation of adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase,p-AMPK)和细胞沉默调节蛋白1(Silent mating type information regulation 2 homolog-1,SIRT1)的蛋白表达。结果:1.认知功能及AD病理学指标1.1认知功能:定位航行实验中,与R1LF组相比,P8LF组在第1和第3天,逃避潜伏期显著延长,P8HC组在第三天潜伏期较R1LF组也显著增加。空间探索实验中,小鼠在目标象限停留时间和穿越平台的次数并没有显著差异。1.2 Aβ病理学:海马组织中,就Aβ生成途径关键蛋白而言,与R1LF组相比,P8HF组APP和Aβ42显著升高;P8HC组BACE1、cathepsin B、Aβ42也显著升高。就Aβ清除途径关键蛋白而言,P8HF组ADAM10较R1LF组显著降低;P8HC组ADAM10较P8HF组显著升高,且P8HC组IDE较R1LF组显著升高。皮质组织中,与R1LF组相比,P8HC组IDE显著升高;P8HF组cathepsin B显著升高,P8HF和P8HC组BACE1较R1LF和P8LF均显著升高。1.3 Tau病理学:海马组织中,P8LF和P8HF组tau蛋白在ser404位点的磷酸化水平较R1LF组显著增加;P8HC组较P8HF组显著降低。与R1LF组相比,P8HF组CDK5显著升高;P8HC组p25/p35显著降低。而皮质组织各蛋白表达均无显著差异。1.4神经炎症:海马组织中,与R1LF组相比,GFAP在P8LF、P8HF、P8HC组显著升高。皮质中,P8HC组GFAP较R1LF也显著升高。免疫荧光显示:P8LF、P8HF、P8HC组小鼠海马组织Aβ42周围的小胶质细胞Ibα-1处于激活状态。2.糖耐量和胰岛素耐量实验及血液生化指标2.1血清生化指标:P8LF和P8HF组空腹血糖显著高于R1LF组。P8LF和P8HC组胰岛素水平较R1LF组显著降低,且P8HC组胰岛素水平较P8LF组也显著降低。P8HC组的HOMA-IR值较R1LF组显著降低。P8LF、P8HF、P8HC组血清脂联素水平显著低于R1LF组。2.2糖耐量和胰岛素耐量:糖耐量实验中,P8HF组血糖曲线下面积(Area Under Curve,AUC)较R1LF和P8LF组均显著增加,且P8HC组血糖AUC较P8HF组显著减少;胰岛素耐量实验中,P8LF、P8HF和P8HC组血糖AUC较R1LF组显著增加,且P8HF和P8HC组血糖AUC较P8LF组也显著升高。3.脂肪细胞衰老相关指标3.1体脂组成:MRI结果显示,P8HF和P8HC组信号强度明显增强。3.2 HE染色:与R1LF和P8LF组相比,P8HF组附睾和皮下脂肪细胞变大;P8HC组SC脂肪细胞变大。3.3衰老相关基因表达:附睾脂肪组织中,P8HF组p16、CD68和PAI-1 m RNA较R1LF组显著升高;P8HC组p16和CD68 m RNA较P8HF组显著降低。皮下脂肪组织中,与R1LF组相比,P8HF组p16、p21和CD68 m RNA显著升高;P8HC组p16m RNA也显著升高。3.4 p-AMPK和SIRT1蛋白表达:附睾和皮下脂肪组织中,P8HF组p-AMPK蛋白表达水平较R1LF组显著降低,其余各组间蛋白表达无显著差异。结论:1.高脂饮食并不能够加重快速老化小鼠认知功能障碍,且奇亚籽对快速老化小鼠认知功能障碍无影响。这可能与奇亚籽同时激活Aβ生成途径中非淀粉样蛋白和淀粉样蛋白生成途径及神经炎症有关。2.高脂饮食诱导快速老化小鼠出现糖耐量和胰岛素耐量受损,奇亚籽干预能够修复高脂饮食诱导的小鼠糖耐量受损状况。3.高脂饮食诱导附睾脂肪和皮下脂肪中细胞衰老标志物升高,AMPK活性的降低可能是原因之一;奇亚籽干预降低附睾脂肪组织细胞衰老标志物的表达。