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背景长期高血糖状态可导致中枢神经系统损害,进而引起学习、记忆等能力减退,大脑神经生理和结构的改变,以及脑信号传导异常,统称为糖尿病脑病。近年来的研究证据表明,糖尿病是AD的独立危险因素,且糖尿病可加速AD患者的病情进展。目前,糖尿病脑病的发病机制复杂且尚不明确。研究发现,海马中胰岛素受体(insulin receptor,IR)/胰岛素样生长因子1受体(insulin like growth factor-1 receptor,IGF-1R)及其下游信号通路障碍诱导了神经元的凋亡,参与了糖尿病脑病的发生发展。生长因子受体结合蛋白10 (Growth factor receptor bound protein 10, Grb10)对该信号通路起着重要的负性调节作用,其SH2和BPS区可以结合酪氨酸激酶受体(如IR、IGF-1R)。研究表明,经由IR/IGF-1R信号通路的Grb10具有生长抑制功能,在胰岛素及IGF-1介导的生长发育乃至神经元生长发育中均起着重要作用。另有研究发现,Grb10和GYF相互作用蛋白1(Grb10 Interacting GYF Protein 1,GIGYF1)通过绑定到Grb10 N末端后迅速地结合到IGF-1R上,增加了IGF-1刺激的受体酪氨酸磷酸化,进而调节IGF-1R信号通路。然而,GIGYF1协同Grb10调节IGF-1R信号通路影响糖尿病脑病大鼠认知功能的分子机制尚不明确。目的观察糖尿病脑病大鼠的行为学、海马组织超微结构和病理学的变化,以及IGF-1R信号通路相关分子在海马组织中的表达；并观察下调海马组织中Grb10的表达,对糖尿病脑病大鼠行为学、海马组织超微结构和病理学以及IGF-1R信号通路相关分子表达的影响,探讨GIGYF1协同Grb10调节IGF-1R信号通路影响糖尿病脑病大鼠认知功能的分子机制。方法健康雄性SD大鼠(7-8周龄,体质量200-250g),适应性喂养1W,禁食12h后,以pH为4.5的0.1mol/L柠檬酸钠缓冲液稀释STZ,避光并快速以6Omg/kg量一次性腹腔注射建立糖尿病大鼠模型。3天后,造模大鼠隔夜禁食不禁饮8h以上,取大鼠尾静脉血检测空腹血糖值,将空腹血糖>18mmol/L的大鼠定为糖尿病大鼠,剔除血糖未达标者。建模成功1周后,利用立体定位技术将携带Grb 10-shRNA的慢病毒颗粒定点注射到海马组织中,将糖尿病大鼠随机分为：糖尿病对照组(DM组)、糖尿病假干预组(DM+0组)和糖尿病干预组(DM+shRNA组),每组10只；正常大鼠随机分为：正常对照组(con组)、正常假干预组(con+0组)和正常干预组(con+shRNA组),每组10只。在实验过程中,每周监测各组大鼠体重和血糖值。手术3个月后,通过水迷宫实验检测大鼠的行为学变化、电镜和光镜观察大鼠海马组织CA1区超微结构和病理学的变化,以及qRT-PCR和western blot检测各组海马组织中IGF-1R信号通路相关分子的表达。结果1.水迷宫结果显示：手术前和手术后,各组间的逃避潜伏期、平台穿越次数和目的象限内的时间均无明显改变(P>0.05)；手术3个月后,DM组逃避潜伏期较con组、DM+shRNA组明显增加(p<0.01),而平台穿越次数和目的象限内的时间均较con组、DM+shRNA组明显减少(p<0.01)。2.海马CA1区电镜结果显示：糖尿病脑病大鼠海马神经元肿胀,神经纤维缠结,突触小体明显减少、形态和结构异常；下调DM组大鼠海马组织Grb10的表达,上述变化明显减少。3.海马CA1区HE染色结果显示：糖尿病脑病大鼠海马神经元数量明显减少且排列紊乱,并出现胞体肿胀、胞膜皱缩、胞质深染、胞核大且结构不清,以及神经胶质大量增生；下调DM组大鼠海马组织Grb10的表达,上述变化明显减轻,与正常大鼠海马CA1区形态和结构类似。免疫组织化学结果显示：Grb 10的表达聚集于细胞膜上；DM组海马组织中Grb10表达较con组和DM+shRNA组明显增多(p<0.01)。4.qRT_PCR结果显示：与con组、DM+shRNA组相比,DM组大鼠海马组织中Grb10、GIGYF1的mRNA表达水平明显升高(P<0.01),而IGF-1R的mRNA表达水平明显降低(P<0.05)。5.Western Blot结果显示：DM组大鼠海马组织中Grb10、GIGYF1蛋白表达水平与con组、I)M+shRNA组相比明显升高(P<0.01)；p-IRS1、p-IRS2、p-IGF-1R、p-Akt和p-Erkl/2蛋白表达水平与con组、DM+shRNA组相比明显降低(P<0.01 or P<0.05)。结论1.腹腔一次性注射STZ,可成功建立糖尿病大鼠模型；长期高血糖状态可导致糖尿病大鼠认知功能障碍,下调Grb10的表达可明显改善其认知功能障碍,表明糖尿病脑病大鼠的认知功能障碍与海马区Grb 10过表达相关。2.持续高血糖状态可导致大鼠海马组织Grb10、GIGYF1过表达,而(Grb10、-shRNA慢病毒颗粒可下调糖尿病大鼠海马Grb10的表达,且Grb10表达减少的同时并伴有GIGYF1表达的减少,表明GIGYF1协同Grb10调节IGF-1R及其下游信号通路。3.糖尿病大鼠海马组织Grb10表达水平的降低,可引起胰岛素受体底物IRS1和IRS2磷酸化水平的增加,表明下调Grb10的表达可通过活化IRS1和IRS2来调节下游信号通路。4.糖尿病大鼠海马组织Grb10表达水平的降低,可引起IGF-1R、Akt和Erk磷酸化水平的增加,表明下调Grb10的表达可促进IGF-1R及其下游信号通路(PI3K/Akt和Erkl/2信号通路)。综上所述,长期高血糖状态可导致大鼠海马组织内Grb10过表达,IGF-1R及其下游信号通路受到抑制,从而造成了神经元形态学的改变、功能受损、能量代谢障碍以及加速了神经元的凋亡,进而导致糖尿病脑病大鼠认知功能障碍；而早期下调糖尿病大鼠Grb 10的表达,GIGYF1可通过绑定于Grb10的N-末端,与IGF-1R间接结合,增加IGF.1R磷酸化表达水平,活化的IGF-1R通过活化受体底物(IRS)进一步激活下游P13K/Akt和Erk1/2信号通路,进而改善糖尿病脑病大鼠的认知功能障碍。Grb10在糖尿病脑病神经功能的调节中起着重要的作用,因此,通过靶向定点干预Grb10的表达可为糖尿病脑病的防治提供新的思路和方向。