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目的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种以进行性记忆和认知功能减退为特征的年龄相关的中枢神经系统退行性疾病,占痴呆病例总数的50-70%,是我国最常见的老年痴呆症。随着世界及我国人口的老龄化,AD的发病率逐年上升。其特征病理改变包括细胞外p-淀粉样蛋白(Amyloid beta, Aβ)聚集形成老年斑(senile plaques, SPs)和细胞内高度磷酸化的tau蛋白形成神经原纤维缠结(neuro fibril lary tangles, NFTs),以及神经元和突触丢失、胆碱能神经元功能障碍等。近年来研究表明,AD是一种神经代谢性疾病,其发生与脑内胰岛素信号系统损伤关系密切。鉴于AD同时涵盖1型糖尿病和2型糖尿病的部分特征,一些学者将AD定义为“脑型糖尿病”或“3型糖尿病”。胰岛素和胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1, IGF-1)介导的胰岛素信号转导通路在调控神经元存活、生长和寿命,学习和记忆功能等关键过程中起到了至关重要的作用。而在AD脑内胰岛素信号通路损伤的主要分子病理变化表现为关键蛋白表达水平和加工过程异常,现代分子生物学实验方法为研究这些关键蛋白的表达、合成等机制做出了重要贡献。本研究旨在观察姜黄素对9月龄APPswe/PS1dE9双转基因小鼠胰岛素信号通路中相关分子表达的影响,并与课题组以往对6月龄转基因小鼠观察所得数据进行对比,进一步分析长期姜黄素治疗对于不同年龄阶段的神经保护作用及其机制,并为寻找AD的生物标志物、药物作用靶点和研发可从根本上延缓AD的病理改变与临床症状的新药提供科学实验依据。材料方法1.采用3月龄APPswe/PS1dE9双转基因AD模型小鼠及同窝出生非转基因C57BL/6J小鼠为实验对象。转基因小鼠60只随机分为5组,每组12只。于3月龄时对小鼠分别实施灌胃治疗,罗格列酮组给予罗格列酮,剂量为10mg/(kg-d),姜黄素高、中、低剂量组给予姜黄素,剂量分别为400,200,100mg/(kg-d),每日1次,连续给药6个月。C57BL/6J小鼠12只作为正常对照组。2.运用Morris水迷宫方法,观察姜黄素对9月龄AD模型小鼠空间学习记忆能力的影响,从而评价其对认知功能的作用。3.运用免疫组织化学和蛋白质免疫印迹方法,观察姜黄素对9月龄AD模型小鼠胰岛素信号通路中InR、IRS-1、p-IRS-1、PI3K、p-PI3K、Akt及p-Akt等上游及下游相关分子的分布与蛋白质表达水平的影响,从而评价其对胰岛素信号通路的调节作用。实验结果1.姜黄素可以提高APPswe/PS1dE9双转基因小鼠的空间学习记忆能力定位航行实验结果显示,随着训练次数增加,6组小鼠的游泳距离均减少。与正常组相比,模型组小鼠游泳距离明显延长(p<0.05)；与模型组相比,各干预组小鼠游泳距离均不同程度缩短,至第5天时,罗格列酮组、姜黄素高、中、低剂量组小鼠游泳距离均明显缩短(p<0.05)。空间探索实验中,模型组小鼠60s内的目标象限停留时间与正常组小鼠相比显著减少(p<0.05)；与模型组相比,其余各组目标象限停留时间明显较长p<0.05)。2.姜黄素调节并改善胰岛素信号通路中相关分子表达免疫组化染色结果：与正常组小鼠相比,模型组小鼠海马CA1区InR和IRS-1阳性细胞明显增加(p<0.05或p<0.01),p-IRS-1、PI3K、p-PI3K、Akt和p-Akt的阳性细胞明显减少9p<0.05或[<0.01)。与模型组小鼠相比,罗格列酮组和姜黄素各剂量治疗组小鼠海马CA1区InR和IRS-1阳性细胞明显减少(p<0.05或p<0.01),p-IRS-1、PI3K、p-PI3K、Akt和p-Akt的阳性细胞数均明显增多(p<0.05或p<0.01)。蛋白免疫印迹实验结果显示：各相关蛋白的表达量与免疫组化阳性细胞数目相一致。结论姜黄素通过改善胰岛素信号转导障碍,调节脑能量代谢,从而提高认知与记忆功能,发挥神经保护作用。