黄连解毒汤对2型糖尿病大鼠海马Alzheimer病样tau蛋白磷酸化途径的影响及机制研究

来源 :成都中医药大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:gyqg1q
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2型糖尿病(T2DM)是以胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷为病理特征的常见代谢性疾病。随着糖尿病大小血管并发症的有效干预及治疗,患者的生存时间延长,大脑成为糖代谢异常作用的又一靶器官,认知损害及痴呆也成为T2DM患者新的晚期并发症。T2DM是阿尔茨海默病(AD)发病的高危风险因子,可能与其异常胰岛素水平和紊乱的葡萄糖代谢有关,如何阻断或延缓T2DM发展为AD的进程,已成为当今研究的重点和热点。本研究采用黄连解毒汤(HLJDD)为治疗药物,以链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM大鼠模型为研究载体,通过观察大鼠学习记忆能力、脑组织形态学、PI3K-Akt/PKB信号通路以及葡萄糖代谢的变化,探讨黄连解毒汤对T2DM并发AD的治疗作用及可能机制。目的:通过建立T2DM大鼠模型,经HLJDD干预治疗后,观察HLJDD对T2DM大鼠海马Alzheimer病样tau蛋白磷酸化途径的影响,并探讨其可能发生机制。方法:采用“4周高糖高脂+2次STZ腹腔注射”造模法制备T2DM大鼠模型,给予HLJDD8周干预治疗后,观察大鼠一般情况(精神活动、体重、12小时进食饮水量、血糖及胰岛素水平)及HE染色脑组织病理形态学改变;Western blot观察大鼠海马总tau蛋白及tau蛋白上部分磷酸化位点(Ser199、Ser202、Thr231、Ser396)磷酸化水平,Western blot和免疫组化法检测T2DM大鼠PI3K-Akt/PKB信号通路上关键蛋白(胰岛素受体α/β、Akt、GSK-3β)的表达;在T2DM模型大鼠海马中定位注射氯化锂(LiCl)以抑制糖原合成激酶-3β (GSK-3)活性,给予HLJDD 8周干预治疗后,观察其一般情况,Western blot和免疫组化法检测LiCl大鼠海马GSK-3β, Western blot检测总tau蛋白及tau蛋白上部分磷酸化位点(Serl99、Ser202. Thr231、Ser396)磷酸化水平;Western blot和免疫组化法检测T2DM大鼠海马葡萄糖转运蛋白3 (GLUT3)和tau蛋白O-GlcNAc糖基化水平。结果:1. HLJDD对大鼠一般情况的影响①空白组大鼠精神状态良好,体重逐渐增加,进食饮水平稳;模型组大鼠表现出精神萎靡不振,倦怠少动,进食饮水量较空白组增加,小便量多,体重减轻;各给药组大鼠精神状态较模型组大鼠为好,进食饮水量略低于模型组,但均高于空白组。②与空白组比较,模型组大鼠空腹胰岛素、空腹血糖、胰岛素抵抗指数以及随机血糖明显升高(P<0.01)。与模型组比较,各治疗组大鼠空腹胰岛素水平、空腹血糖和胰岛素抵抗指数明显降低(P<0.01),黄连解毒汤各剂量组之间比较无显著差异。各治疗组大鼠随机血糖与模型组相比无显著差异。2.HLJDD对大鼠Morris水迷宫行为学的影响①定位航行实验:模型组大鼠平均逃避潜伏期较空白组显著延长(P<0.01);各治疗组平均逃避潜伏期较模型组明显缩短(P<0.05,P<0.01)。②空间探索实验:与空白组比较,模型组大鼠逃逸平台次数显著减少(P<0.01),有效区停留时间及有效区游泳路程均明显缩短(P<0.05,P<0.01)。与模型组比较,各治疗组逃逸平台次数显著增加(P<0.01),组间比较无统计学差异。除L-HLJDD组外,其他治疗组大鼠在有效区停留时间较模型组延长(P<0.05),各治疗组大鼠在有效区游泳路程,较模型组延长(P<0.05,P<0.01)。3.HLJDD对大鼠脑组织HE染色的影响空白组大鼠海马区细胞带完整,锥体细胞数量多、体积大,胞膜完整,排列整齐;胞核大而圆,核膜完整,核仁明显。模型组大鼠海马区锥体细胞层数减少,排列稀疏、紊乱,细胞带不完整;神经元数量较正常对照组明显减少,可见较多呈固缩状坏死神经元;剩余神经元多见细胞肿胀,胞核染色浅,呈空泡状;细胞带附近多见胶质细胞浸润及噬神经元现象,部分细胞带附近出现大量空泡区域。经HLJDD治疗后上述病理改变明显减轻。4. HLJDD对大鼠海马tau蛋白磷酸化的影响Western blot检测各组大鼠海马组织中tau-5表达无显著差异;模型组大鼠海马tau蛋白在位点Ser199、Ser202、Thr231、Ser396上磷酸化的程度均明显高于空白组(P<0.05,P<0.01):与模型组相比,M-HLJDD组的PT231外,各治疗组大鼠海马PS199、PS202、PT231、PS396蛋白表达明显下降(P<0.05,P<0.01)。5. HLJDD对大鼠胰岛素信号转导通路的影响①T2DM大鼠:1)各组大鼠大脑皮层IRα、IRβ蛋白表达组间比较无显著差异。2)Western blot检测各组大鼠海马组织中总Akt和总GSK-3β蛋白无显著差异;与空白组比较,模型组大鼠海马组织P-Akt和P-GSK-3β蛋白表达明显下降(P<0.01);与模型组比较,除H-HLJDD组外,其他治疗组P-Akt和P-GSK-3β蛋白表达显著增加(P<0.05,P<0.01),组间比较无显著差异。3)免疫组化法检测各组大鼠海马CA1区总GSK-3β水平无显著差异;与空白组相比,模型组大鼠海马CA1区GSK-3β在Ser9位点上的磷酸化(P-GSK-3p)水平显著降低(P<0.01);与模型组相比,各治疗组大鼠海马CA1区P-GSK-3β蛋白表达显著增加(P<0.01)。②LiCl大鼠:1)LiCl组大鼠与T2DM组大鼠体重和12h饮食进水量变化相当,二者空腹胰岛素、空腹血糖、胰岛素抵抗指数无明显差异;与T2DM组比较,各治疗组大鼠空腹胰岛素水平、空腹血糖和胰岛素抵抗指数明显降低(P<0.01,P<0.05),黄连解毒汤各剂量组之间比较无显著差异。2)各组大鼠海马组织中总GSK-3β蛋白无显著差异;与假手术组比较,T2DM组大鼠海马P-GSK-3β蛋白表达明显降低(P<0.05);与T2DM组比较,LiCl组大鼠海马P-GSK-3p蛋白表达明显升高(P<0.01);而除H-HLJDD组外,各治疗组大鼠海马P- GSK-3p蛋白表达明显高于T2DM组(P<0.05)。3) Western blot检测各组大鼠海马组织中tau-5表达无显著差异;与假手术组比较,T2DM模型组大鼠海马PS199、PS202、 PT231、PS396蛋白表达均明显升高(P<0.01),LiCl组大鼠海马PS199、PS202、 PT231、PS396蛋白表达仍明显升高,其中PS396尤为显著(P<0.05,P<0.01)。除M-HLJDD组的PS396和H-HLJDD组的PS202外,各治疗组大鼠海马Ser199、Ser202、Thr231、Ser396蛋白表达均显著低于T2DM组(P<0.05,P<0.01)。6. HLJDD对大鼠脑内葡萄糖代谢的影响的影响①GLUT3:与空白组相比,模型组大鼠海马中GLUT3的含量明显减少(P<0.01);与模型组比较,除H-HLJDD组外,HLJDD各剂量组及罗格列酮组大鼠海马中GLUT3表达显著增加(P<0.01)。②tau蛋白O-GlcNAc糖基化:Western blot检测模型组大鼠海马中RL2表达较空白组明显增加(P<0.05);与模型组比较,HLJDD各剂量组及罗格列酮组大鼠海马中RL2表达量明显增加(P<0.05)。免疫组化检测模型组大鼠海马CA1区RL2阳性蛋白表达较空白组显著下降(P<0.01):与模型组相比,各治疗组RL2表达显著增加(P<0.01),组间比较无差异。结论:1.采用“4周高糖高脂+2次腹腔注射STZ”方法制备T2DM模型,造模后动物出现糖尿病典型的“三多一少”症状,在造模后8周内血糖水平保持较高水平,且死亡率较低,是一种高成模率和高稳定性的糖尿病大鼠模型制备方法。2. HLJDD可有效改善T2DM大鼠学习记忆能力下降,对T2DM大鼠脑组织神经元退行性形态改变有较好的治疗作用。HLJDD对T2DM大鼠海马tau蛋白Alzheimer样过度磷酸化修饰具有较好的抑制作用。3. HLJDD对T2DM大鼠脑内PI3K-Akt/PKB信号通路有较好的调控作用,但此途径不是抑制tau蛋白Alzheimer样过度磷酸化修饰的唯一方式。4. HLJDD可以调节T2DM大鼠脑内葡萄糖代谢,增加其海马中GLUT3的表达,提高海马中tau蛋白O-GlcNAc糖基化修饰水平,进而负向调节tau蛋白’磷酸化修饰。
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