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目的选用淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)/早老素1(presenilin1,PS1)双转基因阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)模型小鼠,通过维生素D3(vitamin D3,VD3)干预APP/PS1双转基因小鼠来探讨VD3干预对APP/PS1小鼠学习和记忆能力,皮层组织AD相关病理,氧化应激,铁死亡及PI3K/AKT/Nrf2信号传导的影响。方法选取10只14周龄的雄性C57BL/6J小鼠作为阴性对照组(nagetive control group,NC)。另选取50只14周龄的雄性APP/PS1小鼠,将其随机分为模型对照组(model control group,MC),溶剂对照组(vehicle control group,VC),低剂量VD3干预组(low dose vitamin D3 group,LVD),中剂量VD3干预组(medium dose vitamin D3 group,MVD)和高剂量VD3干预组(high dose vitamin D3 group,HVD),每组10只小鼠。其中,对NC组和MC组不作任何处理。LVD组,MVD组和HVD组经肌肉注射分别给予15 IU/g,30 IU/g和60 IU/g的VD3干预剂,每周一次,干预周期为20周。VC组则经肌肉注射给予玉米油,每周一次,持续20周。干预结束后,通过Morris水迷宫测量小鼠的逃逸潜伏期和平台穿越次数;高效液相色谱-串联质谱测定血清25(OH)D3水平;酶联免疫吸附实验测定皮层组织25(OH)D3水平,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC);苏木素伊红染色观察皮层组织病理变化;免疫组织化学染色测定皮层组织中β-淀粉样肽(βamyloid peptide,Aβ)蓄积水平;刚果红染色观察皮层组织中淀粉样蛋白斑块;免疫荧光染色观察皮层神经细胞中核因子红细胞2-相关因子2(nuclear factor erythrocyte 2-related factor2,Nrf2)的定位;实时荧光定量聚合酶链反应测定皮层组织中溶质载体家族7成员11(solute carrier family 7 member 11,Slc7a11),谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,Gpx4)和前列腺素内过氧化物合酶2(prostaglandin-endoperoxide synthase 2,Ptgs2)m RNA的表达水平;免疫蛋白印迹测定皮层组织中APP、p-tau、tau、活化的磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)、磷酸化蛋白激酶B(phosphorylate protein kinase B,p-AKT)、Kelch-like ECH相关蛋白1(Kelch-like Ech-associated protein 1,Keap1)、胞质Nrf2、胞核Nrf2、血红素加氧酶1(heme oxygenase 1,HO1)和NAD(P)H:醌氧化还原酶1(NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1,NQO1)的蛋白表达水平。使用SPSS 25.0进行统计学分析,结果表示为均值±标准差((?)±s)。采用单因素方差分析和重复测量方差分析进行比较分析。检验水准为双侧α=0.05。结果(1)逃逸潜伏期和平台穿越次数:定位航行实验期间,MC组的逃逸潜伏期长于NC组,差异有统计学意义(P<0.05);MVD组和HVD组在第二天至第四天的逃逸潜伏期短于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。空间探索实验期间,MC组的逃逸潜伏期长于NC组,平台穿越次数少于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组的逃逸潜伏期短于MC组,MVD组和HVD组的平台穿越次数则多于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。(2)血清和皮层组织25(OH)D3水平:MC组的血清和皮层组织25(OH)D3水平低于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组血清和皮层组织25(OH)D3水平高于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。(3)皮层组织AD相关病理:MC组的APP、tau、p-tau蛋白的表达水平高于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,MVD组和HVD组的APP蛋白的表达水平低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05);各干预组的tau、p-tau蛋白的表达水平低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。MC组的Aβ蓄积和淀粉样蛋白沉积水平高于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组的Aβ蓄积和淀粉样蛋白沉积水平低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。苏木素伊红染色显示,与NC组相比,MC组皮质区结构明显紊乱,锥体细胞大量缺失,神经元萎缩;VD3干预后,与MC组相比,各干预组皮质区锥体细胞数量和神经元萎缩有所恢复。(4)皮层组织的氧化应激状况:MC组的SOD,GSH和T-AOC水平低于NC组,而MDA水平则高于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组的SOD,GSH和T-AOC水平高于MC组,而MDA水平则低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。(5)皮层组织的铁死亡状况:MC组的Slc7a11 m RNA和Gpx4 m RNA表达水平低于NC组,而Ptgs2 m RNA表达水平则高于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组的Slc7a11 m RNA和Gpx4 m RNA表达水平高于MC组,而Ptgs2 m RNA表达水平则低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。(6)皮层组织PI3K/AKT/Nrf2通路相关蛋白的表达水平:MC组的PI3K、p-AKT、胞核Nrf2、HO1和NQO1蛋白的表达水平低于NC组,而Keap1和胞质Nrf2蛋白的表达水平则高于NC组,差异均有统计学意义(P<0.05);VD3干预后,各干预组的PI3K、p-AKT、胞核Nrf2、HO1和NQO1蛋白的表达水平高于MC组,而Keap1和胞质Nrf2蛋白的表达水平则低于MC组,差异均有统计学意义(P<0.05)。免疫荧光染色显示,与NC组相比,MC组胞质中Nrf2荧光密度较强,而胞核中Nrf2荧光密度则较弱;VD3干预后,与MC组相比,各干预组胞质中Nrf2荧光密度较弱,而胞核中Nrf2荧光密度则较强。结论(1)VD3干预可以改善APP/PS1小鼠的学习和记忆能力。(2)VD3干预可以提高APP/PS1小鼠血清和皮层组织25(OH)D3水平。(3)VD3干预可以减轻APP/PS1小鼠皮层组织AD相关病理。(4)VD3干预可以缓解APP/PS1小鼠皮层组织氧化应激及铁死亡状况,这可能与PI3K/AKT/Nrf2信号通路的激活有关。