糖尿病导致阿尔茨海默症的机制及抗氧化剂对阿尔茨海默症和糖尿病的作用

来源 :中国科学院生物物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hjjcumt
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阿尔茨海默症和糖尿病是发病率比较高的两类慢性病。大量的长期跟踪研究表明:糖尿病与AD具有较强的相关性。近几年来,许多研究者对糖尿病导致阿尔茨海默症的现象的研究投入极大的热情,他们提出了一些糖尿病导致阿尔茨海默症的机制,如高血压,糖代谢混乱,胰岛素信号通路混乱,钙代谢及其信号通道混乱等。然而,这些机制中有些是许多疾病普遍存在的,针对性不强;有些是通过另一种现象来解释,具体机制并不清楚;还有些机制在不同的情况下出现矛盾结果。因此,糖尿病导致认知能力的下降机制仍不是很清楚。本研究认为大脑皮层和海马区的UCP2上调将损害糖尿病鼠的记忆能力。此外,越来越多的证据表明:AD与糖尿病除了与遗传有关外,环境因素也起了很重要的作用,如生活方式,应激,对含抗氧化剂丰富的蔬菜瓜果摄入不足等。本研究分别探讨了染料木黄酮对AD的作用,茶多酚对糖尿病及糖尿病导致的AD症状的作用和青钱柳水提物对糖尿病的作用,并得到一些重要的结论。具体结果如下:   1.UCP2上调和乙酰胆碱水平的降低损害了链脲霉素诱导的糖尿病鼠的认知能力   神经疾病是糖尿病患者一类主要的并发症之一。研究表明糖尿病与AD关系密切。大量的研究表明糖尿病导致神经疾病的原因很多:蛋白糖基化,氧化应激,BDNF缺失,细胞质中钙离子动态稳定改变及钙信号通路发生改变。然而,糖尿病导致认知能力的下降机制仍不是很清楚。UCP2对于维持胰岛的正常功能非常重要,过表达UCP2将减少胰岛素的分泌。本研究认为大脑皮层和海马区的UCP2上调将损害糖尿病鼠的记忆能力。笔者用链脲霉素诱导糖尿病鼠。12周后,在大脑皮层和海马区的乙酰胆碱和ATP的量显著降低。此外,在糖尿病鼠的大脑中存在氧化应激和炎症。笔者还发现在糖尿病鼠的皮质层和海马区中PTEN下调而UCP2上调。结果表明炎症和/或氧化应激导致UCP2上调,而UCP2上调又引起了ATP的下降。乙酰胆碱下降和UCP2上调导致的ATP下降,是导致糖尿病鼠认知损害的重要原因。   2.染料木黄酮抑制β淀粉样肽段(25—35)诱导的海马神经细胞凋亡   β淀粉样蛋白是老年痴呆症(AD)病人脑中老年斑的主要成分。研究表明β淀粉样蛋白能导致细胞内自由钙离子浓度升高,并产生大量自由基,最终导致海马神经元的凋亡,这是β淀粉样蛋白产生神经毒性的两条重要途径。染料木黄酮是大豆异黄酮中活性最高的单体。研究表明它对许多疾病都具有预防或改善作用,如改善更年期综合症、骨质疏松症,抗癌作用及心脏保护作用。本研究探讨了染料木黄酮对β淀粉样肽段(25—35)诱导的海马神经细胞凋亡的作用及其作用机制。通过检测细胞的活性,细胞核的形态,DNA的片段化,以及细胞内自由钙离子浓度,活性(ROS)的量和caspase-3的活性,笔者发现染料木黄酮能抑制β淀粉样肽段(25—35)诱导的海马神经细胞凋亡。笔者还发现,在不同浓度时,染料木黄酮的作用机制是不同。在100纳摩尔时,染料木黄酮主要是通过刺激素受体起作用;而在40毫摩尔时,染料木黄酮主要是通过它的抗氧化性起作用。结果表明染料木黄酮可通过多种机制抑制β淀粉样肽段(25—35)诱导的海马神经细胞凋亡。   3.EGCG抑制3T3-L1前脂肪细胞的增殖和分化,并调节成熟脂肪细胞的生理功能   肥胖病人经常伴有代谢混乱,如胰岛素耐性,脂代谢混乱。其特征是脂肪细胞体积增大,脂肪细胞数目增多。研究表明:适当的行为方式,产热,促进能量代谢都有利于控制肥胖。然而,脂肪组织对控制肥胖的重要性一直受到忽视。最近,有报道表明,脂肪组织本身对肥胖及与肥胖有关的疾病关系非常密切。本研究集中研究了EGCG对脂肪细胞的影响的,并得出了一些重要结果。首先,EGCG可通过抑制前脂肪细胞的增殖和分化而减少脂肪细胞的数目。EGCG抑制前脂肪的分化是通过干扰细胞周期和形成脂肪(adipogenesis)的过程。而形成脂肪过程的抑制是通过抑制CHOP—10的降解和下调C/EBP而抑制C/EBPα和PPARγ的表达。其次,EGCG能通过抑制产脂的过程(lipogenesis)和促进脂类代谢过程减少脂肪细胞的体积。产脂过程的抑制是通过下调产脂因子PPARγ,脂肪酸合成酶系及CD36。脂类代谢过程的促进作用是通过上调激素敏感的酶(HSL)和脂肪酸β-氧化。最后,EGCG减少了leptin并稍微增加adiponetinmRNA的量。这些结果有力的证明了EGCG至少是部分通过减少脂肪细胞的数目和调节脂肪细胞的生理功能。   4.茶多酚降低糖尿病鼠的血脂并改善糖尿病鼠的一些AB的症状   许多研究表明茶多酚具有广泛的生理功能。茶多酚对糖尿病的保护作用日益受到研究者的关注。本研究探讨了茶多酚对糖尿病的影响并得到一些重要的结论。首先,在STZ处理大鼠之后,用茶多酚灌胃(I组),茶多酚只能改善血脂,不能改善血糖;而在STZ处理大鼠之前,用茶多酚连续灌胃6天,并在STZ处理大鼠之后一直用茶多酚灌胃(II组),茶多酚既能改善血糖,又能改善血脂。尽管,随着糖尿病的发展,茶多酚不能控制血糖在正常值的附近,但它能延缓血糖升高的过程。其次,笔者发现茶多酚能改善糖尿病鼠的AD症状。在II组的实验中,茶多酚能降低糖尿病鼠脑中的氧化应激和炎症反应。茶多酚能抑制糖尿病鼠海马和皮质层中ATP的降低,但不能明显改善其乙酰胆碱的降低状况。此外,茶多酚能抑制糖尿病鼠海马和皮质层中PTEN的下调和UCP2的上调。结果表明茶多酚能降低糖尿病鼠的血脂,延缓其血糖的升高过程,并通过抑制UCP2上调改善糖尿病鼠中AD的一些症状。   5.青钱柳水提物通过上调脂代谢酶的RNA水平降脂   糖尿病的并发症如心血管疾病,脑血管疾病,动脉粥样硬化等是导致糖尿病人死亡的主要原因。研究表明降低糖尿病人的血脂,就能降低这些并发症的发生。本研究用STZ(55mg/Kg)诱导糖尿病鼠,并在糖尿病模型确定后,青钱柳水提物(1mg/Kg/a)灌胃。实验结果表明青钱柳水提物能降低初期(15d)糖尿病鼠的血糖,而对后期(45d)糖尿病鼠的血糖无明显影响。然而,青钱柳水提物能降低后期糖尿病鼠的血脂相。体外实验表明,青钱柳水提物能减少分化的3T3-L1脂肪细胞的甘油三酯量。进一步实验表明青钱柳水提物是通过上调脂类代谢的一些酶的RNA水平促进脂类代谢实现的。
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