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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种老年人群中常见的以脑内β淀粉样蛋白(amyloid β peptide,Aβ)沉积、神经纤维缠结、神经元丢失和神经炎症等为主要病理特征的神经退行性疾病。其发病机制目前主要有Aβ级联假说、基因突变假说、tau蛋白异常磷酸化假说、胆碱能假说、兴奋性氨基酸假说、氧化应激假说和神经炎症假说等。拟人参皂苷-F11(pseudoginsenoside-F11,PF11)是西洋参中特有的一种奥克梯隆型皂苷,本实验室前期研究表明PF11对乙醇、东莨菪碱、吗啡和甲基苯丙胺诱导的小鼠学习记忆损伤具有明显的保护作用,但是其对AD的治疗作用和相关机制还需进一步评价和探讨。本研究以神经炎症假说、Aβ级联假说和基因突变假说为基础,进行了以下几方面的研究:1、脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)对小鼠学习记忆能力和神经炎症反应的影响神经炎症是AD等神经退行性疾病的重要病理机制。LPS是常用的神经炎症诱导剂。本研究发现,小鼠海马内注射LPS 40 μg能够明显损伤小鼠的筑巢能力、工作记忆能力和空间参考记忆能力。同时LPS能够诱导小鼠皮层和海马的小胶质细胞和星形胶质细胞发生慢性异常的活化,小胶质细胞活化的开始时间、达峰时间和结束时间均早于星形胶质细胞。LPS对小鼠皮层和海马的NeuN表达无明显影响,但是在神经炎症反应后期小鼠海马的CX3CL1表达出现了明显上调,CX3CR1表达出现了明显减少。进一步研究表明,胶质细胞的活化与LPS能够明显激活TLR4-NFκB和MAPKs通路。提示LPS诱导的长期性神经炎症反应可能是LPS诱导小鼠学习记忆能力损伤的重要机制。2、PF11对LPS诱导的小鼠学习记忆损伤的保护作用PF11能够明显拮抗海马内注射LPS所导致的小鼠体重降低、工作记忆能力和空间参考记忆能力损伤。其作用机制在于减轻LPS诱导的小胶质细胞和星形胶质细胞活化,抑制TLR4-NFκB和MAPKs通路的激活,减少COX-2和iNOS的表达,增加CX3CR1、突触素和MAP-2的表达。提示抑制神经炎症、改善CX3CL1-CX3CR1信号通路和保护突触可能是PF11拮抗LPS诱导小鼠学习记忆损伤的重要机制。3、三种形态Aβ1-42的神经毒性和可能机制Aβ1-42疏水性强、易聚集、毒性大,是AD的主要致病因素。侧脑室注射寡聚态、凝聚态和纤维态的Aβ1-42均能导致小鼠工作记忆和新物体辨别能力损伤;寡聚态和纤维态的Aβ1-42能够明显损伤小鼠的空间参考记忆和空间工作记忆能力。三种形态的Aβ1-42能够明显减少小鼠皮层NeuN阳性的神经元数量以及降低突触素、MAP-2、BDNF和TrkB的表达,诱导小胶质细胞活化,增加COX-2和iNOS的表达。在体外,三种形态的Aβ1-42均能够剂量依赖性地降低原代培养小鼠皮层神经元和SH-SY5Y神经元的存活率,促进N9小胶质细胞NO、PEG-2、IL-1β、IL-6和TNF-α的释放;三种形态的Aβ1-42作用于N9小胶质细胞所收集的条件培养液能够剂量依赖性地降低原代小鼠皮层神经元的存活率。提示三种形态的Aβ1-42在体内和体外均能对神经元产生直接的毒性作用和间接的小胶质细胞激活作用。综合比较三种形态Aβ1-42对学习记忆损伤、海马CA1区Iba-1表达和皮层NeuN表达的影响程度,发现寡聚态Aβ1-42的神经毒性最强,更适合用于AD病理模型的制备。4、PF11对侧脑室注射寡聚态Aβ1-42诱导小鼠学习记忆损伤的保护作用PF11对侧脑室注射寡聚态Aβ1-42诱导的小鼠筑巢、工作记忆、新物体识别和空间参考记忆能力降低均具有明显的抑制作用。其作用机制在于拮抗寡聚态Aβ1-42诱导的皮层NeuN、MAP-2和突触素的表达降低以及皮层和海马CA1区小胶质细胞的活化;增加BDNF-TrkB-PI3K/ERK信号通路;抑制p-JNK、caspase3和Bax的表达。提示抑制小胶质细胞活化、增强BDNF-TrkB信号通路、抗凋亡以及保护神经元和突触可能是PF11减轻寡聚态Aβ1-42诱导小鼠学习记忆损伤的重要机制。5、PF11对APP/PS1转基因小鼠的学习记忆改善作用APP/PS1小鼠能够模拟多种AD相关的病理特征。PF11能够明显改善7和12月龄APP/PS1小鼠的筑巢、工作记忆、新物体识别、空间参考记忆和被动逃避反应能力。其作用机制与PF11能显著抑制APP和Aβ1-40的表达、Aβ1-42的沉积以及小胶质细胞和星形胶质细胞的活化;增加皮层SOD和GSH-Px活性,减少MDA生成;促进BDNF-TrkB-PI3K/ERK信号通路传导;降低p-JNK、caspase 3和Bax表达和增加MAP-2和突触素表达有关。提示抑制APP的淀粉样裂解和神经炎症以及氧化应激、促进BDNF-TrkB信号通路传导、抗凋亡和保护神经元和突触可能是PF11改善APP/PS1小鼠学习记忆能力的重要机制。综上,本研究发现,海马内注射LPS能够诱导小鼠产生长期而慢性的神经炎症和学习记忆能力损伤;三种形态Aβ1-42在体内和体外均能诱导多种AD样的病理和行为损伤,其中寡聚态Aβ1-42的神经毒性作用更强,更适合用于制备AD病理模型。PF11对LPS、寡聚态Aβ1-42和APP/PS1基因突变造成的小鼠学习记忆损伤具有明显的保护作用,其作用机制与减少Aβ的生成和沉积、抑制神经炎症、减轻氧化应激、增强神经营养、抗凋亡和保护神经元和突触密切相关,提示PF11在AD治疗领域具有广阔的前景。