目的:1.确证蓝莓提取物（Blueberry extract,BB）及其花色苷单体矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（Cyanidin-3-O-glucoside,Cy3G）干预对淀粉样前体蛋白/早老素1（Amyloid precursor protein/Presenilin1,APP/PS1）转基因小鼠学习记忆障碍的改善效应;2.在脑组织转录组及代谢组的基础上,探究BB和Cy3G的乳酸代谢调控机制。方法:1.蓝莓提取物干预对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响:使用超高效液相色谱-质谱联用技术（Ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS）检测BB中花色苷的种类和含量;对4月龄的APP/PS1小鼠进行两个剂量BB（150mg/kg·bw和100mg/kg·bw）灌胃干预4个月,通过行为学实验对小鼠学习记忆能力进行评估;病理染色（HE染色、刚果红染色和甘氨酸银染色）和透射电子显微镜观察其脑组织病理及超微结构的改变;ELISA试剂盒检测脑中Aβ1-42、BDNF及炎症因子的含量。2.基于组学技术研究蓝莓提取物干预改善APP/PS1小鼠学习记忆障碍的机制:对4月龄的APP/PS1小鼠进行BB灌胃干预（150mg/kg·bw）4个月,对脑组织mRNA进行二代测序并分析其基因表达谱;LC-MS法检测脑组织代谢产物的改变;RT-PCR和Western blot对乳酸代谢相关基因和蛋白表达进行验证;免疫荧光染色检测乳酸代谢相关蛋白的表达等。3.Cy3G干预对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响及其乳酸代谢调控机制:对6月龄APP/PS1小鼠进行Cy3G灌胃干预（50 mg/kg·bw）2个月,通过行为学实验对小鼠学习记忆能力进行评估;Micro PET/CT检测18F-FDG标记的小鼠脑组织代谢水平;Western blot检测乳酸代谢相关蛋白的表达水平;全自动生化分析仪检测小鼠血糖和血脂水平;此外,通过Cy3G与HIF1α抑制剂PX-478共同灌胃干预2个月,Western blot检测乳酸代谢相关蛋白的表达水平。4.Cy3G干预对Aβ诱导星形胶质细胞活化及乳酸代谢的影响:建立原代大鼠星形胶质细胞与神经元共培养模型,CCK-8法检测Cy3G处理对Aβ25-35损伤的神经元活性的影响,以及对Aβ25-35诱导原代大鼠星形胶质细胞活化的抑制作用;Western blot检测乳酸代谢相关蛋白的表达;Seahorse检测糖酵解速率的改变;此外,加入HIF1α抑制剂PX-478和mTOR抑制剂雷帕霉素（Rapamycin,Rapa）,检测乳酸代谢相关蛋白的表达以及糖酵解速率的变化。结果:1.蓝莓提取物干预对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响:①Cy3G是BB的主要花色苷,约占总质量的27%。②Morris水迷宫实验中,与对照组相比,APP/PS1小鼠在训练至第3天时潜伏期延长,第4天时高剂量BB干预组小鼠较AD组相比潜伏期显著缩短;撤除平台后两个剂量BB干预组小鼠穿越平台区域次数均显著高于AD组。③旷场实验中,与对照组相比,APP/PS1小鼠站立次数、移动总距离显著缩短,静止时间延长;BB干预后逆转上述变化。④新物体识别实验中,BB干预能增加APP/PS1小鼠对新物体接触的时间和次数。⑤病理染色结果显示,APP/PS1小鼠脑中神经元死亡、淀粉样斑块沉积以及神经纤维缠结均增加,BB干预能显著抑制这些损伤。⑥透射电子显微镜下,APP/PS1小鼠脑神经元中线粒体肿胀变圆,而高剂量BB干预后线粒体形态恢复为草履虫状。⑦APP/PS1小鼠脑组织中Aβ1-42、IL-1β以及TNF-α的含量较对照组显著增加;与APP/PS1小鼠相比,低剂量BB干预减少脑组织中Aβ1-42、IL-1β、IL-6以及TNF-α的含量,而高剂量BB干预增加脑组织中BDNF含量,减少IL-6含量。2.基于组学技术研究蓝莓提取物干预改善APP/PS1小鼠学习记忆障碍的机制:①代谢组结果显示,与对照组相比,APP/PS1小鼠脑组织中有15个代谢产物显著升高,18个代谢产物显著降低,涉及三羧酸循环、糖酵解和糖异生以及丙酮酸代谢通路;而BB干预后有6个代谢产物显著升高,6个代谢产物显著降低,涉及糖酵解和糖异生和丙酮酸代谢通路。比色法检测结果显示,APP/PS1小鼠脑中乳酸和丙酮酸水平显著升高;而BB干预对乳酸和丙酮酸水平影响不大。②转录组结果显示,与对照组相比,APP/PS1小鼠脑组织上调289个基因、下调107个基因表达水平,结果涉及代谢通路、HIF1信号通路、糖酵解和糖异生通路、神经活性配体-受体相互作用等;BB干预后,上调355个基因,下调649个基因表达水平,结果涉及胆碱能突触、MAPK信号通路、谷氨酸能突触、LTP等。③与对照组相比,APP/PS1小鼠脑组织中乳酸代谢相关基因（Hif1α、Ldha、Glut1）的mRNA水平显著降低;乳酸代谢相关蛋白（LDHA、LDHB、PKM2、PFKFB3、MCT4和MCT2）的表达水平亦显著降低。BB干预后,Hif1α、Hk2、Ldha、Glut1、Mct2和 Mct4 mRNA 水平,以及 LDHA、LDHB、PFKFB3、HK2、GLUT1、MCT4 和MCT2的蛋白表达水平均显著增加。④与对照组相比,APP/PS1小鼠海马中GFAP标记的星形胶质细胞数量和荧光强度明显增加,星形胶质中GLUT1、LDHA和MCT4荧光强度,以及神经元中LDHB的荧光强度显著降低;而BB干预后逆转上述变化。3.Cy3G干预对APP/PS1小鼠学习记忆能力的影响及其乳酸代谢调控机制:①Morris水迷宫中训练至第4天时,Cy3G干预组小鼠较AD组潜伏期显著缩短,而撤除平台后穿越平台区域次数显著升高;Cy3G干预能增加APP/PS1小鼠在旷场实验中的站立次数以及新物体识别实验中对新物体的接触时间和次数。②Cy3G干预能减少APP/PS1小鼠口服糖耐量实验中葡萄糖曲线下面积,降低血清甘油三酯水平;PET/CT结果显示,APP/PS1小鼠小鼠脑皮质中葡萄糖代谢水平较对照组降低,Cy3G干预后葡萄糖代谢水平升高;Cy3G还能上调APP/PS1小鼠脑组织中PFKFB3、HK2、GLUT1以及HIF1α蛋白的表达水平。③HIF1α抑制剂PX-478干预不利于Cy3G对APP/PS1小鼠行为学的改善作用,可增加口服糖耐量实验中葡萄糖曲线下面积,减少脑皮质中葡萄糖代谢水平,抑制HIF1α、PFKFB3、HK2以及GLUT1的表达。4.Cy3G干预对Aβ诱导星形胶质细胞活化及乳酸代谢的影响:①CCK-8检测结果显示,Aβ25-35能显著增加星形胶质细胞活性;Cy3G干预能显著抑制星形胶质细胞和神经元活性,也能抑制Aβ25-35诱导的星形胶质细胞活性升高;在星形胶质细胞-神经元共培养模型中,Aβ25-35抑制神经元活性,而同时加入Cy3G后神经元活性显著升高。②Aβ25-35能降低星形胶质细胞乳酸含量,抑制星形胶质细胞基础糖酵解、最大糖酵解和基础耗氧量;Cy3G能逆转Aβ25-35对星形胶质细胞乳酸含量的降低作用,促进星形胶质细胞代偿性糖酵解速率,但是对基础糖酵解速率和基础耗氧量无显著影响。③Aβ25-35诱导使星形胶质细胞乳酸代谢相关GLUT1和MCT4以及转录因子HIF1α蛋白表达水平显著降低,Cy3G与Aβ25-35共同干预后,LDHA、PKM2、PFKFB3、HK2、MCT4、GLUT1、HIF1α、mTOR和p-mTOR 蛋白表达水平显著升高。Aβ25-35诱导减少星形胶质细胞中GLUT1和LDHA的荧光强度,同时HIF1α在细胞核中的表达水平也降低;而Cy3G与Aβ25-35共同干预后GLUT1和LDHA的表达水平显著升高,HIF1α在细胞核中的表达水平增加。④PX-478干预能抑制Cy3G诱导的星形胶质细胞中HIF1α、LDHA、HK2、PKM2、PFKFB3、GLUT1以及MCT4蛋白水平降低;Rapa干预显著抑制Cy3G诱导的p-mTOR、HIF1α、LDHA、PFKFB3、HK2 和 GLUT1 蛋白水平降低;Rapa 和 PX-478均能显著抑制Cy3G对星形胶质细胞代偿性糖酵解速率和基础糖酵解速率的升高作用,但是对基础耗氧量无显著影响。结论:1.8月龄APP/PS1小鼠出现学习记忆能力减退,脑组织炎症因子水平增加以及神经元数量减少等脑损伤表现;这些神经系统异常表现可能是由于脑组织星形胶质细胞活化增加、乳酸代谢相关蛋白表达水平降低,进而使神经元能量供应不足引起的。2.BB干预能有效改善APP/PS1小鼠学习记忆功能障碍,这可能与其抑制脑组织星形胶质细胞活化、上调乳酸代谢相关蛋白的表达水平,进而促进乳酸代谢有关。3.Cy3G干预能增加脑组织葡萄糖摄取能力,上调乳酸代谢相关蛋白表达,促进糖脂代谢水平,进而改善APP/PS1小鼠学习记忆。4.Cy3G能抑制Aβ诱导的星形胶质细胞活化,上调乳酸代谢相关蛋白的表达从而促进细胞糖酵解水平;并且在动物和细胞模型上证实这种作用是通过mTOR-HIF1α途径实现的。