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研究背景与目的:衰老是导致各种退行性疾病、慢性病的主要危险因素。随着全球老龄化趋势日益加剧,衰老相关疾病已成为全球严重的公共卫生问题。近年来,维生素D非经典作用备受关注,但其对衰老的作用及相关机制尚未完全清楚。本研究首先通过比较不同D-半乳糖给药剂量对小鼠的影响,确定构建D-半乳糖致衰老模型的最优方案,在此基础上主要从骨健康相关参数、认知功能两个方面综合探讨不同浓度的活性维生素D（0.1μg/kg、0.5μg/kg、1μg/kg）对D-半乳糖致衰老小鼠的影响及可能机制。研究方法:本研究分为两个部分。（1）建立D-半乳糖致衰老模型动物。雄性KM小鼠随机分为4组:对照组（Ctrl组,N=7只）、125mg/kg/d D-半乳糖处理组（L组,N=8只）、250mg/kg/d D-半乳糖处理组（M组,N=8只）、500mg/kg/d D-半乳糖处理组（H组,N=9只）。Ctrl组给予相应体积生理盐水,各模型组颈背部皮下注射125、250、500mg/kg的D-半乳糖,持续14周。第十五周行水迷宫实验检测小鼠认知功能。实验结束后处死小鼠,取血清、骨骼、海马等脏器进行常规生化病理检测,比较各组一般情况、氧化应激水平、血脂相关指标、骨微结构、认知功能及病理学改变的差异。（2）不同剂量的活性维生素D对D-半乳糖致衰老小鼠的干预作用。雄性KM小鼠分为5组:对照组（CON组,N=9只）、衰老组（Aging组,N=8只）、低剂量活性维生素D干预组（LVD组,N=8只）、中剂量活性维生素D干预组（MVD组,N=9只）、高剂量活性维生素D干预组（HVD组,N=9只）。CON组给予相应体积生理盐水,其余组按250mg/kg颈背部皮下注射D-半乳糖,持续14周。从第七周开始,LVD、MVD、HVD组分别隔日腹腔注射0.1μg/kg、0.5μg/kg、1μg/kg的活性维生素D,其余两组按照体重给予相应体积的乙醇溶液作为溶剂对照,共八周。实验结束后,主要检测指标如下:（1）小鼠一般状况;（2）糖代谢及血清生化指标;（3）骨微结构;（4）神经行为学功能测试;（5）海马突触相关蛋白和淀粉样沉积相关蛋白;（6）神经炎症及凋亡相关蛋白。研究结果:第一部分:（1）不同剂量的D-半乳糖对小鼠衰老相关特征的影响:①脏器系数:H组心脏、肾脏、肝脏系数显著小于Ctrl组。②血脂相关指标:与Ctrl组相比,M组血清甘油三酯（Total cholesterol,TC）、高密度脂蛋白（High-density lipoprotein cholesterol,HDL）的含量显著增加。③血清氧化应激相关指标:与Ctrl组相比,不同剂量的D-半乳糖降低了血清超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性,上升血清丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量,且呈一定的剂量反应关系。④骨质相关参数:Micro-CT结果表明,与Ctrl相比,M、H组骨密度（Bone mineral density,BMD）、骨体积分数（Bone volume/tissue volume,BV/TV）、骨小梁数（Trabecular number,TB.N）、骨小梁厚度（Trabecular thickness,TB.Th）均有不同程度的下降,骨小梁分离度（Trabecular separation,Tb.Sp）、结构模型指数（Structural Model Index,SMI）有不同程度的上升。小鼠股骨3D重构模型与股骨分析参数结果保持一致。这些结果提示D-半乳糖会引起脏器萎缩、血脂代谢紊乱、氧化还原失衡、骨量下降等衰老相关特征,以250mg/kg、500mg/kgD-半乳糖处理所引起的变化较全面、差异最显著。（2）不同剂量的D-半乳糖对小鼠认知功能的影响:①学习记忆能力:定位航行实验:相比于Ctrl组,M、H组小鼠在第4、第5天到达平台时间显著延长。空间探索实验:与Ctrl组相比,M组穿越原平台位置次数、原平台所在象限游泳时间与距离均显著降低。②脑组织形态学:对小鼠海马形态学观察发现各模型组具有不同程度的神经元丢失、细胞核固缩等改变。③突触相关蛋白和Aβ沉积相关蛋白:与Ctrl组相比,各模型组突触后致密蛋白95（Postsynaptic density proteins-95,PSD95）显著降低;此外与Ctrl组相比,M组的β淀粉样蛋白（β-amyloid protein,Aβ）、β分泌酶（β-site APP cleaving enzyme,BACE）显著增加。④神经炎症相关蛋白:在海马组织中,与Ctrl组相比,各模型组具有更高的胶质纤维酸性蛋白（Glial fibrillary acidic protein,GFAP）、白介素 1β（Interleukin-1β,IL-1β）、白介素 6（Interleukin-6,IL-6）、磷酸化的P65（p-P65）蛋白表达水平。此外,与Ctrl组相比,M、H组沉默信息调节因子1（sirtuin1,Sirt1）的蛋白表达水平显著降低。⑤凋亡相关蛋白:与Ctrl组相比,M组凋亡标志物Caspase-3蛋白表达显著增加,提示其具有较高的神经细胞凋亡水平。此部分结果表明皮下注射D-半乳糖14周可以很好使小鼠表现老年性痴呆相关特征,以250mg/kg剂量最为显著,D-半乳糖造成小鼠学习记忆障碍的原因可能与Aβ过度生成和沉积、突触可塑性降低、神经炎症、神经元凋亡增加有关。第二部分:（1）不同剂量的活性维生素对D-半乳糖致衰老小鼠衰老相关特征的影响:①脏器系数:与Aging组相比,各活性维生素D干预组的心脏、肝脏、肾脏脏器系数均有上升趋势。②糖耐量与胰岛素耐量状况:葡萄糖耐量实验结果显示:与Aging组相比,MVD、HVD组的血糖曲线下面积显著降低;胰岛素耐量实验结果显示:与CON组相比,Aging组血糖曲线下面积显著增加;与Aging组相比,各活性维生素D干预组的血糖曲线下面积显著降低。③血清生化指标:血生化结果显示各组血清钙磷水平无显著差别;与Aging组相比,各活性维生素D干预组血清中谷丙转氨酶（Alanine aminotransferase,ALT）和谷草转氨酶（Aminotransferase,AST）含量均有不同程度降低。④血清氧化应激相关指标:与Aging组相比,MVD、HVD组的SOD显著增加,MDA显著下降。⑤骨质相关参数:Micro-CT结果表明,与Aging组相比,MVD、HVD组的BMD、BV/TV、TB.N、TB.Th均显著增加,TB.Th和SMI显著下降,提示中、高剂量的活性维生素D可以拮抗D-半乳糖造成的骨质损害。上述结果提示活性维生素D可以缓解D-半乳糖引起的脏器萎缩、糖代谢紊乱、氧化还原失衡、骨量下降等衰老相关特征。（2）不同剂量的活性维生素D对D-半乳糖致衰老小鼠认知功能的影响:①学习记忆能力:定位航行实验结果显示,与Aging组相比,MVD、HVD组在第5天的逃避潜伏期显著降低。空间探索实验结果显示,与Aging组相比,HVD组在穿越原平台所在位置次数、原平台所在象限的游泳总时间与总距离相较于Aging组均显著增加。②脑组织形态学:进一步对海马进行形态学观察发现维生素D可改善D-半乳糖引起的细胞形态不规则、间隙扩大等病理学改变。③突触相关蛋白和Aβ沉积相关蛋白:与Aging组相比,HVD组Aβ、BCAE的蛋白表达显著降低;PSD95表达显著增加。④神经炎症相关蛋白:与Aging组相比,HVD组GFAP、IL-1β、IL-6、p-P65的表达显著降低。⑤凋亡相关蛋白:与Aging组相比,H VD凋亡标志物Caspase-3蛋白表达显著降低。此部分结果表明高剂量的活性维生素D可通过调节淀粉样蛋白生成途径、增加突触可塑性、减少神经炎症和凋亡改善衰老小鼠的认知障碍。研究结论:（1）连续14周皮下注射250mg/kg/d D-半乳糖可成功建立拟衰老小鼠模型。（2）本实验条件下,隔日腹腔注射1μg/kg的活性维生素D对D-半乳糖致衰老小鼠具有较为显著的抗衰老作用,活性维生素D对D-半乳糖致衰老小鼠的神经保护作用其机理与减少Aβ生成、改善记忆相关突触形成、减轻神经炎症和抑制细胞凋亡有关。