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第一部分2型糖尿病认知功能损害的临床研究
目的：探讨2型糖尿病（DM）患者与健康对照者认知功能水平、各脑区体积、双侧海马代谢及功能连接的异同。
方法（1）应用多维度神经心理测试对比评估21例2型DM患者和19名健康对照者的神经认知功能；（2）采用基于体素的脑形态学（VBM）方法研究两组受试者全脑及局部脑区结构差异；（3）采用氢质子磁共振波谱（1H-MRS）检测两组受试者双侧海马氮一乙酰天门冬氨酸复合物（NAA），胆碱复合物（Cho）与肌酸（Cr）的比值；（4）采用静息状态-功能磁共振成像（fMRI）研究两组受试者海马与其它脑区功能连接的异同。
结果（1）2型DM组听觉词语记忆测试-延迟回忆项（AVLT-delay recall）、听觉词语记忆测试-再认回忆项（AVLT-recognition）和画钟测试（CDT）成绩均显著差于对照组（分别为P<0.01，P<0.01，P<0.05）；并且AVLT-delay recall、AVLT-recognition测试成绩与BMI呈负相关（r=-0.398，P=0.011；r=-0.400，P=0.011）；AVLT-recognition测试成绩与FPG呈负相关（r=-0.335，P=0.035）；AVLT-delay recall、AVLT-recognition和CDT测试成绩与HbA1c呈负相关（r=-0.354，P=0.025；r=-0.323，P=0.042；r=-0.322，P=0.043）。（2）2型DM组全脑灰质容积明显小于对照组，差异有统计学意义（P<0.001），在全脑容积（TIV）校正之后差异仍有统计学意义（P<0.05）。2型DM患者双侧颞上回、左侧颞中回、双侧岛叶、双侧额中回、右侧额下回、左侧顶下小叶、双侧中央前回、双侧扣带后回、左侧扣带前回、双侧海马旁回及右侧楔前叶体积较对照组明显减小，差异有统计学意义（P<0.001）。2型DM组全脑灰质容积/TIV与BMI呈负相关（r=-0.352，P=0.013）；全脑灰质容积与FPG、HbA1C呈负相关（r=-0.367，P=0.01；r=-0.309，P=0.026）。（3）与对照组相比，2型DM患者双侧海马NAA/Cr降低（均P<0.01）并以左侧为著（P<0.05）；左侧海马Cho/Cr增高（P<0.05）；2型DM患者左侧海马NAA/Cr与BMI、FPG及HbA1c呈负相关（r=-0.491，P=0.001；r=-0.455，P=0.01；r=-0.577，P=0.004）；右侧海马NAA/Cr与HbA1c呈负相关（r=-0.447，P=0.004）；左侧海马NAA/Cr与AVLT-delay recall测试成绩呈正相关（r=0.377，P=0.034）。（4）两组均显示海马与其他脑区（额叶、项叶、枕叶、颞叶及边缘系统）有广泛的功能连接，主要与“默认状态网络”（Default mode network，DMN）包括前扣带回、额叶内侧、顶下小叶、后扣带回、颞叶内侧及小脑有显著功能连接；2型DM患者双侧海马与梭状回、额回、颞回、前扣带回、额内侧回、后扣带回、楔前叶及顶下小叶间的功能连接均较对照组减弱（P<0.005和体素阈值>270 mm3）。
结论2型DM患者存在多项认知功能（情节记忆、执行功能）损害，伴全脑灰质容积减少及局部脑萎缩、双侧海马代谢异常及功能失连接；提示2型DM患者可能存在“加速脑老化”，海马代谢及功能连接损害可能涉及2型DM认知功能损害的神经病理生理机制。
第二部分糖尿病认知功能损害的机制初探
目的：探讨葡萄糖降解产物甲基乙二醛（MG）对海马神经元的毒性作用及 N-乙酰半胱氨酸（NAC）、氟西汀（FL）神经保护作用的可能机制。
方法：取新生24h SD大鼠海马神经元原代培养至第7天，予MG或/和NAC，或/和FL干预24h；分为8组。（1）MG组：培养液中加入MG；（2）NAC组：培养液中加入NAC；（3）MG+NAC组：培养液中加入MG和NAC；（4）预处理（pre）NAC+MG组：海马神经元原代培养第6天加入NAC，干预24h后加MG再培养24h；（5）FL组：培养液中加入FL；（6）MG+FL组：培养液中加入MG和FL；（7）预处理（pre）FL+MG组：海马神经元原代培养第6天加入FL，干预24 h后加MG再培养24 h；（8）对照组：仅加相应体积完全培养液。四甲基偶氮唑蓝（MTT）法检测海马神经元存活率，异硫氰酸荧光素标记的膜联蛋白V（AnnexinV-FITC）联合碘化丙啶（PI）法检测海马神经元凋亡率；以2，7-二氢二氯荧光素（DCFH）染色，流式细胞仪测定细胞内活性氧（ROS）水平；采用荧光实时定量聚合酶链反应及Western印迹法检测腩源性神经营养因子（BDNF）及其受体酪氨酸蛋白激酶（TrkB）mRNA和蛋白表达水平。
结果：（1）随着MG浓度的增加（0μM、10μM、50μM、100μM、200μM、400μM）及干预时间延长（0h、2h、6h、12h、24h、36h、48h），海马神经元存活率逐渐降低，呈浓度依赖性（r=0.946，P<0.01）和时间依赖性（r=0.993，P<0.01）。（2）与0h组海马神经元凋亡率（1.633±0.153）％相比，100μM MG干预2h、6h、12h和24h后，其凋亡率逐渐增加[分别为（2.833±0.153）％、（3.367±0.153）％、（4.433±0.404）％和（8.833±0.306）％；均P<0.01]；MG组海马神经元凋亡率高于对照组、MG+NAC组及MG+FL组（P<0.01）。（3）MG组海马神经元内ROS水平高于对照组、NAC组、MG+NAC组、pre NAC+MG组、FL组、MG+FL组及pre FL+MG组（P<0.01）。（4）与同时间对照组相比，MG干预12h组及24h组海马神经元BDNF mRNA及蛋白表达增加（P<0.05或P<0.01）；而MG干预6h组、12h及24h组TrkB mRNA及蛋白表达减少（P<0.05或P<0.01）。MG组海马神经元TrkB mRNA水平及蛋白表达均低于对照组、NAC组、MG+NAC组、pre NAC+MG组、FL组、MG+FL组及preFL+MG组（P<0.01）；MG组海马神经元BDNFmRNA水平及蛋白表达高于对照组、NAC组、MG+NAC组和preNAC+MG组；低于FL组、MG+FL组及preFL+MG组（P<0.01）。
结论：MG对海马神经元具有直接毒性作用，并可能部分通过诱导细胞内ROS产生，导致神经元氧化应激损伤，同时可能首先抑制TrkB的表达，导致BDNF表达代偿性增高，损伤BDNF-TrKB信号通路，诱导神经元凋亡增加。NAC可能通过抗氧化及抗凋亡，且部分通过激活BDNF/TrkB通路发挥神经保护作用。FL可部分抑制MG诱导的海马神经元内ROS水平的上升，同时激活BDNF-TrkB信号通路，减少细胞凋亡，发挥神经保护作用。