有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织miR-126表达改善认知障碍的机制.pdf

第 卷第期陕西师范大学学报(自然科学版)V o l N o 年月J o u r n a l o fS h a a n x iN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)S e p,体医融合与健康运动专题引用格式:马亦潇,宣俊杰,杨翼,等有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制J陕西师范大学学报(自然科学版),():MA Y X,X UANJJ,YAN G Y,e ta l M e c h a n i s mo fa e r o b i ce x e r c i s er e g u l a t e dm i R e x p r e s s i o n i n t h eh i p p o c a m p u s o f d i a b e t i cm i c e t o i m p r o v e c o g n i t i v e i m p a i r m e n tJ J o u r n a l o f S h a a n x iN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n),():D O I:/j c n k i j s n u 收稿日期:基金项目:国家自然科学基金(,)通信作者:柳华,女,副教授,硕士生导师,研究方向为体质监测和慢病干预.E m a i l:h u a l i u h u a c o m有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制马亦潇,宣俊杰,杨翼,柳华(武汉体育学院 体质监测与慢病干预研究中心,湖北 武汉 ;武汉体育学院 运动医学院,湖北 武汉 )摘要:为明确有氧运动改善糖尿病小鼠认知功能的作用机制,研究了有氧运动对糖尿病小鼠学习记忆能力,海马组织的形态学、炎症反应、细胞凋亡及m i R 相关通路的影响.将 只 周龄糖尿病雄性小鼠随机分为空白对照组(D C组,只)、有氧运动组(D E组,只),同周龄正常小鼠为正常对照组(MC组,只).D E组进行周跑台运动干预,D C组和MC组不做干预.周运动后,进行水迷宫定向导航和空间探索实验评估其学习记忆能力.结果表明:与D C组相比,有氧运动周后D E组血糖、血清胰岛素水平显著降低(P );水迷宫定向导航结果显示D E组逃避潜伏期显著降低(P ),游泳速度、目标象限时间百分比均显著增高(P ).较之D C组,HE染色后可见D E组锥体细胞排列整齐、紧密,细胞层数较多,细胞核大小匀称;免疫荧光染色显示D E组海马D G区、C A 区、C A 区神经元数量显著增加(P )且胶质纤维酸性蛋白(g l i a lf i b r i l l a r ya c i d i cp r o t e i n,G F A P)中胶质细胞活化面积显著下降(P ).进一步分析发现小鼠第天逃避潜伏期、目标象限时间百分比、游泳速度和m i R 表达具有显著性相关(P ).与D C组比较,D E组海马组织的磷酸化T a u蛋白(p h o s p h o r yp r o t e i nt a u,p t a u)、淀粉样蛋白(a m y l o i d p r o t e i n,A)、B a x和C a s p a s e 表达显著降低(P ),B c l 显著升高(P ),m i R 下游的HMG B 蛋白以及炎症相关蛋白:细胞外调节蛋白激酶/(e x t r a c e l l u l a rr e g u l a t e dp r o t e i nk i n a s e s/,E R K/)、糖基化终产物受体(r e c e p t o rf o ra d v a n c e dg l y c a t i o ne n dp r o d u c t s,R AG E)、基因高迁移率族蛋白B(h i g hm o b i l i t yg r o u pp r o t e i n,HMG B)、核因子 B(n u c l e a rf a c t o r B,N F B)显著降低(P ).研究结果说明周有氧运动改善糖尿病小鼠认知功能,降低海马组织的细胞凋亡和炎症反应,其机制可能与增加海马组织m i R 含量、抑制HMG B 和N F B蛋白表达有关.关键词:有氧运动;糖尿病认知障碍;m i R ;炎症中图分类号:G 文献标志码:A文章编号:()第期马亦潇 等:有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制 M e c h a n i s mo fa e r o b i ce x e r c i s e r e g u l a t e dm i R e x p r e s s i o ni nt h eh i p p o c a m p u so fd i a b e t i cm i c e t o i m p r o v e c o g n i t i v e i m p a i r m e n tMAY i x i a o,XUANJ u n j i e,YANGY i,L I U H u a(P h y s i c a lM o n i t o r i n ga n dC h r o n i cD i s e a s e I n t e r v e n t i o nR e s e a r c hC e n t e r,W u h a nS p o r t sU n i v e r s i t y,W u h a n ,H u b e i,C h i n a;C o l l e g eo fS p o r t sM e d i c i n e,W u h a nS p o r t sU n i v e r s i t y,W u h a n ,H u b e i,C h i n a)A b s t r a c t:T h e l e a r n i n ga n dm e m o r ya b i l i t i e s,h i p p o c a m p a lm o r p h o l o g y,i n f l a mm a t o r yr e s p o n s e,a p o p t o s i s,a n dm i R /HMG B/N F Bp a t h w a y i nh i p p o c a m p u so fd b/d bm i c ew e r ee v a l u a t e dt oe x p l o r et h em e c h a n i s mo fa e r o b i ce x e r c i s ei m p r o v i n gc o g n i t i v ef u n c t i o ni nd i a b e t i cm i c e At o t a l o f w e e ko l dd i a b e t i cm a l em i c ew e r er a n d o m l yd i v i d e di n t oab l a n kc o n t r o lg r o u p(D Cg r o u p,n),a na e r o b i ce x e r c i s eg r o u p(D Eg r o u p,n),a n dan o r m a lc o n t r o lg r o u p(MCg r o u p,n)f o r t h e s a m e a g em/mm i c e T h eD Eg r o u pu n d e r w e n t a nw e e kt r e a d m i l l e x e r c i s ei n t e r v e n t i o n,n oi n t e r v e n t i o n sw e r ed o n ei nt h eD Cg r o u pa n d MCg r o u p A f t e r w e e k so fe x e r c i s e,s p a t i a l e x p l o r a t i o ne x p e r i m e n t sw e r ep e r f o r m e d t oe v a l u a t e l e a r n i n ga n dm e m o r ya b i l i t yi nm o r r i sw a t e rm a z e T h er e s u l t ss h o w e dt h a tc o m p a r e dt ot h eD Cg r o u p,b l o o dg l u c o s ea n ds e r u mi n s u l i nl e v e l sw e r e s i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d i n t h eD Eg r o u pa f t e r w e e k so f a e r o b i c e x e r c i s e(P )T h ed i r e c t e dn a v i g a t i o nt e s ts h o w e dt h a tt h ee s c a p el a t e n c yi nt h eD Eg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d i nm o r r i sw a t e rm a z e(P ),a n db o t ht h es w i mm i n gs p e e da n dt h ep e r c e n t a g eo f t a r g e tq u a d r a n tt i m ew e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d(P )C o m p a r e dw i t ht h eD Cg r o u p,HEs t a i n i n gs h o w e dt h a tp y r a m i d a lc e l l si nt h eD Eg r o u pw e r ea r r a n g e dn e a t l ya n dt i g h t l y,t h en u m b e ro fc e l l l a y e r sw a sh i g h e r,a n dt h es i z eo ft h en u c l e u sw a sh o m o g e n e o u s I mm u n o f l u o r e s c e n c es t a i n i n gs h o w e das i g n i f i c a n t i n c r e a s e i nt h en u m b e ro fn e u r o n s(P )a n das i g n i f i c a n td e c r e a s e i nt h ea r e ao f g l i a l f i b r i l l a r ya c i d i cp r o t e i n(G F A P,g l i a l f i b r i l l a r ya c i d i cp r o t e i n)g l i a l a c t i v a t i o n(P )i nt h eD G,C A a n dC A r e g i o n so f t h eh i p p o c a m p u s i nt h eD Eg r o u p T h ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nt h ec o g n i t i v ef u n c t i o na n dt h ee s c a p e l a t e n c y,p e r c e n t a g eo ft i m e i nt h et a r g e tq u a d r a n t,s w i mm i n gs p e e da n d m i R e x p r e s s i o no nd a yi n m i c ew e r ec o n f i r m e d(P )T h eh i p p o c a m p a lt i s s u eo ft h eD Eg r o u pc o n t a i n e dp t a u,A,B a xa n dc a s p a s e w e r es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d(P ),B c l w a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d(P ),a n dm i R d o w ns t r e a mp r o t e i n HMG B a sw e l la si n f l a mm a t i o nr e l a t e dp r o t e i n sE R K/,R AG E,N F Bs i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d(P )T h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a t w e e k so fa e r o b i ce x e r c i s e i m p r o v e dc o g n i t i v ef u n c t i o n,d e c r e a s e da p o p t o s i sa n di n f l a mm a t o r yr e s p o n s ei nt h eh i p p o c a m p u so fd i a b e t i cm i c e T h em e c h a n i s m m a yb ea s s o c i a t e dw i t hi n c r e a s i n gm i R e x p r e s s i o n,i n h i b i t i n g HMG B a n dN F Bp r o t e i ne x p r e s s i o ni nh i p p o c a m p a lt i s s u e so fd b/d bm i c e K e y w o r d s:a e r o b i c e x e r c i s e;d i a b e t i c c o g n i t i v e i m p a i r m e n t;m i R ;i n f l a mm a t i o n 陕西师范大学学报(自然科学版)第 卷糖尿病(d i a b e t e sm e l l i t u s,DM)是一种常见的慢性代谢性疾病.全球成年糖尿病患者约有 亿人,发病率高达 ,其中型糖尿病(t y p ed i a b e t e sm e l l i t u s,T DM)约占糖尿病总数.糖尿 病 是 认 知 障 碍 发 生 的 危 险 因 素,研 究 发 现T DM患者发生认知功能障碍的风险比非糖尿病人群增加 以上,并且T DM患者还是阿尔兹海默病(A l z h e i m e r sd i s e a s e,A D)的高 危人群.因此,在我国人口老龄化的大背景下,减少和减轻糖尿病相关的认知障碍,对提高患者生活质量具有重要意义.血管内皮功能损害与认知障碍关系密切.研究发现糖尿病微血管并发症(如糖尿病视网膜病变)或大血管并发症(如心肌梗死或中风)患者认知能力较差.在糖尿病患者中,高血糖引起的脑血流减少可导致缺氧神经元病理改变进而引起细胞骨架的重塑,导致血管通透性增加,降低神经元活性.糖尿病引起的内皮功能障碍还可上调神经细胞凋亡和炎症反应,参与神经元凋亡变性、轴突和白质损伤,炎症参与神经原纤维缠结和淀粉样蛋白(a m y l o i d p r o t e i n,A)形成.这些病理变化可能参与了糖尿病相关认知障碍的形成过程.但是,目前糖尿病相关认知障碍的具体机制仍不明确.m i R NA是一类小的非编码R NA,参与细胞凋亡、存活和表型的发展.研究表明m i R 高表达于内皮细胞,发挥血管保护作用,但在糖尿病患者心血管系统中表达水平降低.内皮m i R 表达的降低可能介导血管性认知障碍,这可能是糖尿病认知障碍的发病机制之一.有氧运动干预是糖尿病患者控制血糖的有效手段,是预防认知障碍下降的非药物性方法.但是有氧运动改善认知功能的分子机制知之甚少.研究发现有氧运动可上调血清和血管m i R 表达,降低血管炎症反应,缓解血管内皮细胞损伤.但有氧运动通过调节m i R 改善糖尿病认知功能的机制尚不清楚.因此,本文通过对糖尿病小鼠进行有氧运动干预后,观察小鼠学习记忆能力改变,检测海马组织中m i R 及其下游 靶 基 因 高 迁 移 率 族 蛋 白B(h i g h m o b i l i t yg r o u pp r o t e i n,HMG B)的炎症相关蛋白表达变化,探讨m i R 在运动保护糖尿病小鼠认知功能中的作用及分子机制,以期为运动改善糖尿病认知障碍提供理论依据.材料与方法 实验动物分组及运动方案 周龄的雄性二型糖尿病小鼠(简称:d b/d b小鼠)只,对照组正常小鼠(简称:m/m小鼠)只(购于江苏卡文斯,许可证编号N o )饲养于武汉体育学院S P F级动物实验中心.小鼠分笼饲养,自由进水进食.实验开始前,小鼠适应性喂养周之后分组.m/m小鼠为正常对照组(MC组),d b/d b小鼠随机分成组:空白对照组(D C组,只),糖尿病运动组(D E组,只).运动方案:根据文献 设定运动强度,D E组进行周跑台运动,每周运动干预d,每天运动 m i n,运动速度设定为 m/m i n,坡度为.正式 干 预 前 进 行d的 跑 台 适 应 训练,从第天 运动 m/m i n开始,运动 强度循 序渐进.主要仪器与试剂酶标仪(赛默飞)、无创血压仪B P A(北京软隆)、正置荧光显微镜(奥林巴斯)、垂直电泳槽及电转 仪(B i o R e d)、实 时 荧 光 定 量P C R仪C F XC o n n e c t(B i o R e d)、N a n o 微量分光光度计(杭州奥盛)、Z S P T小动物实验跑台.P C R试剂购于T a k a r a公 司,主 要 抗 体 包 括A(p r o t e i n t e c h)、HMG B(a b c a m)、R AG E(a b c a m)、E R K/(i mm u n o w a y)、GA P DH(C S T)、C a s p a s e(C S T)、N F B(C S T)、a c t i n(C S T)、G F A P(C S T)、N e u N(C S T).M o r r i s水迷宫方案运动干预结束后第天开始进行水迷宫实验.目标象限:位于第象限,水温 ,水深 c m,站台在水面下c m左右,周围遮光.分析系统采集时间为m i n.小鼠面朝泳池液面上c m处入水.系统自动捕捉小鼠的游泳轨迹.定向导航实验:小鼠各个象限入水监测m i n内小鼠找到站台的时间,连续d.空间探索实验:第天,去除站台,小鼠从各个象限入水监测,记录小鼠m i n内的运动速度和目标象限中的游泳时间.动物取材水迷宫实验结束后 h取材,取血清及海马组织,部分置于多聚甲醛中,用于制作切片;其余于冻存管 保存.第期马亦潇 等:有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制 海马组织切片 HE染色冰冻切片固定,清水洗涤.之后苏木素染色、伊红染色、再次脱水、中性树胶封片.显微镜下观察,图像采集后用I m a g eJ软件分析.免疫荧光冰冻切片烘烤后,用的多聚甲醛固定,洗涤,抗原修复,洗涤,B S A封闭.加入一抗N e u N()、G F A P(),孵育过夜,洗涤后加荧光二抗F I T C山羊抗小鼠I g G()、C Y 山羊抗小鼠I g G(),洗涤,加D A P I染液.封片,在光学显微镜下观察,用I m a g eJ软件分析,每张片取个视野记录阳性细胞,统计取平均数.血清和血压指标测空腹血糖(f a s t i n gb l o o d g l u c o s e,F B G)前禁食 h,每周一次.鼠尾末取血,血糖试纸吸取血液后在血糖仪上读数.E L I S A试剂盒复温至室温检测血清胰岛素(i n s u l i n,I N S).分别加梯度标准品及样本各 L、孵育生物化抗体、洗涤、孵育酶结合工作液、洗涤、显色、终止反应、读数.酶标仪在 n m波长时立刻读取各孔O D值.根据标准品浓度和O D值做标准曲线,根据样本O D值计算样本浓度.在运动干预前称重,每周次.干预前和干预第周测量,小鼠无创血压系统压脉套套至尾根部,待小鼠安静后机器开始自动测量收缩压(s y s t o l i cb l o o dp r e s s u r e,S B P)、舒 张 压(d i a s t o l i cb l o o dp r e s s u r e,D B P)和心率(h e a r t r a t e,HR).实时荧光定量P C R取海 马 组 织 检 测m i R ,T r i z o l法 提 取 总R NA,微量分光光度计测定所抽提R NA的浓度.R NA反转录c D NA条件:,m i n;,s.反 转 录 引 物 为mm u m i R (G T C G T AT C C AG T G C AG G G T C C GAG G T AT T C G C A C T G GA T A C GA C C G C AT T AT ).荧 光 定 量P C R扩 增c D NA的反应条件为:预变性 ,s;变性,s;个循环;退火延伸 ,s.溶解曲线采集,数据分析采用 Ct方法.蛋白免疫印迹法海马组织和裂解液放入匀浆管,匀浆离心,重复个循环,超声离心取上清液即为提取的蛋白.用微量分光光度计,测试蛋白浓度.蛋白样本上清液中加入样本体积/的倍浓缩的上样缓冲液,混匀后 金属浴加热 m i n,样本制备完毕后转移到 保存.制备 分离胶和浓缩胶,上样、电泳、转膜.转膜条件:电流恒定 m A,时间根据蛋白分子量调整,为 m i n.P V D F膜在封闭液(脱脂奶粉T B S T)中,室温摇床封闭h,T B S T漂洗;一抗孵育,孵育过夜,T B S T漂洗;放入相应的二抗中,室温摇床孵育h,T B S T漂洗.用E C L显影液曝光,I m a g e J软件进行灰度值分析.统计分析使用G r a p h P a dP r i s m分析.数据用平均数标准差表示.组间比较使用单因素方差分析,相关分析使用P e a r s o n相关系数.P 表示有统计学差异,P 有显著统计学差异.结果 运动对糖尿病小鼠体质量、心率、血压、F B G和I N S的影响如图所示,糖尿病小鼠的体重随周龄增长.第周时D E组体重显著低于D C组(P ).干预 前,D C组、D E组心 率 显 著 高 于MC组(P );第周时,D E组心率显著低于D C组(P ).干预前D C组、D E组S B P和D B P显著高于MC组(P ,P ),第周时,D E组S B P和D B P显著低于D C组(P ,P ).在周时段中,D C组血糖显著高于M C组(P );D E组 血 糖 显 著 低 于D C组(P ).运动对糖尿病小鼠海马组织形态学的影响如图 a所示,在第周,D E、D C组血清胰岛素显著高于MC组(P );D E组血清胰岛素显著低于D C组(P ).如图 b所示,D C组海马C A 区锥体细胞排列疏松,分层紊乱,框中可见细胞断裂,细胞体积异常,核不均匀的情况;MC组和运动后D E组锥体细胞排列紧密,层次清晰,细胞形状规整.如图 c所示,与MC组比,D C组m i R 表达显著降低(P );周运动干预后,D E组海马组织的m i R 显著高于D C组(P ).如图所示,小鼠游泳速度和m i R p表达高度相关(r ,P ),小鼠目标象限时间百分比和m i R p表达相关(r ,P ),小鼠第天逃避潜伏期和m i R p表达负相关(r ,P ).这表明海马组织m i R 与糖尿病小鼠的认知功能密切相关.陕西师范大学学报(自然科学版)第 卷注:组间差异比较采用单因素方差分析,与MC组比较,与D C组比较.P ,P ,P P .图运动干预后基础指标的改变F i g T h ec h a n g e so f f o u n d a t i o n a l i n d e x e sa f t e r e x e r c i s e i n t e r v e n t i o n注:与MC组比较,与D C组比较;P ,P ,P ,P .图运动干预对糖尿病小鼠认知能力的影响F i g T h e i n f l u e n c e so f e x e r c i s e i n t e r v e n t i o no nc o g n i t i o na b i l i t yo fd b/d bm i c e注:网络版为彩图.第期马亦潇 等:有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制 运动对糖尿病小鼠海马组织神经元数量和星型胶质细胞的影响如图所示,在海马荧光切片的D G区、C A 区、C A 区可见红色荧光为N e u N组神经元,与MC组比,D C组 神 经 元 在个 区 域 数 量 显 著 降 低(P ,P ,P ),周运动干预后,D E组神经元数量显著高于D C组(P ,P ,P ).如图所示,在海马组织荧光切片中可见绿色荧光为G F A P星型胶质细胞,与MC组比,D C组星型胶质细胞活化面积在D G、C A、C A 区显著升高(P ,P ,P );周运动干预后,D E组星型胶质细胞活化面积显著低于D C组(P ).注:A小鼠海马荧光染色,第行为海马整体观,红色荧光为N e u N神经元,绿色荧光为G F A P星型胶质细胞,蓝色荧光为细胞核,第为行海马不同分区,依次为D G区、C A 区、C A 区;B海马D G区、C A 区、C A 区N e u N神经元核阳性细胞数;C海马D G区、C A 区、C A 区图神经胶质细胞活化面积百分比.D G区:与MC组比较,与D C组比较.C A 区:a与MC组比较,b与D C组比较.C A 区:c与MC组比较,d与D C组比较.P ,P ,P ,a代表P ,a a代表P ,b代表P ,b b b代表P ,c代表P ,c c c代表P ,d代表P ,d d d代表P .图小鼠海马区N e u N和G F A P免疫荧光F i g N e u Na n dG F A Pi mm u n o f l u o r e s c e n c e i nt h eh i p p o c a m p u so fm i c e 运动对各组小鼠认知功能的影响 运动提高糖尿病小鼠定向导航能力如表所示,随训练天数的增加,各组小鼠逃避潜伏期依次缩短.前天中相比MC组,D C组逃避潜伏期显著升高(P ),第天开始D E组逃避潜伏期显著低于D C组(P ).陕西师范大学学报(自然科学版)第 卷表小鼠定向导航和空间探索结果T a b T h e r e s u l t so fm i c ed i r e c t i o n a l e x p l o r a t i o na n ds p a c e e x p l o r a t i o n测试项目MCD CD E第天逃避潜伏期/s 第天逃避潜伏期/s 第天逃避潜伏期/s 第天逃避潜伏期/s 第天目标象限时间百分比/第天游泳速度/(c ms)注:与MC组比较,与D C组比较.P ,P ,P ,P .运动提高糖尿病小鼠空间探索如表所示,水迷宫第天,对三组小鼠目标象限时间百分比、游泳速度进行比较.D C组比MC组各项指标均显著降低(P ),D E组目标象限 时 间 百 分 比 和 游 泳 速 度 显 著 高 于D C组(P ).运动对各组小鼠海马组织相关蛋白表达的影响 糖尿病小鼠认知功能和海马神经元凋亡蛋白表达如图所示,周运动干预后,D C组A、p t a u显著高于MC组(P ),D E组A、p t a u显著低于D C组(P ).周运动干预后,D C组注:与MC组比较,与D C组比较.P ,P ,P ,P ,P ,P .图小鼠海马认知相关蛋白表达F i g E x p r e s s i o no f c o g n i t i v er e l a t e dp r o t e i n s i nm i c eh i p p o c a m p u sB a x、C a s p a s e 显著高于MC组(P ),D E组显著低于D C组(P ,P );D C组B c l、B c l /B a x显著低于MC组(P ),D E组B c l 、B c l /B a x显著高于D C组(P ).糖尿病小鼠海马组织HMG B 等炎症蛋白表达如图所示,周运动干预后,D C组E R K/、R A G E显著高于M C组比(P ),D E组显著低于第期马亦潇 等:有氧运动调节糖尿病小鼠海马组织m i R 表达改善认知障碍的机制 D C组(P ).D C组HMG B、N F B显著高于M C组(P ),D E组显著低于D C组(P ).注:P ,P ,P ,P ,P ,P .图小鼠海马炎症相关蛋白表达T a b I n f l a mm a t i o nr e l a t e dp r o t e i ne x p r e s s i o n i nm i c eh i p p o c a m p u s分析与讨论 糖尿病与认知障碍糖尿病主要特征为高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗.d b/d b小鼠是一种常见的T DM动物模型,可在出生 d左右出现高胰岛素血症,周出现高血糖,并在 周时出现明显的冠状动脉血管壁增厚等病理变化及并发症.本实验选用 周龄d b/d b小鼠,适应运动周后开始正式实验.海马是内侧颞叶内的结构,在空间导航和情景记忆中发挥关键作用.每当动物穿过环境的特定区域时,海马的C A 区神经元就会发出信号,进行空间导航和情节记忆.本实验通过M o r r i s水迷宫判断学习记忆能力,发现D C组出现认知能力损害,表现在定向导航中逃避潜伏期长,空间探索、游泳速度、目标象限探索时间百分比的显著下降.糖尿病相关的认知功能障碍取决于多种因素,有微血管表现或大血管疾病的糖尿病患者认知能力表现较差,痴呆风险更高.一项长达 年的流行病学调查显示糖尿病性脑血管疾病促进非遗忘性轻度认知障碍的发生.糖尿病患者的血糖增高会促使脑组织炎症的发生,导致内皮细胞凋亡,血管通透性增加,血管管径缩窄,微血管循环减少和有效血流灌注降低.高血糖和胰岛素促使血管的炎症发生,进 一 步 导 致 血 脑 屏 障(b l o o db r a i n b a r r i e r,B B B)通 透 性 发 生 变 化,促 使A在 脑 组 织 中 沉积.本实验发现:相较于MC组,D C组的A、p t a u都显著增加(见图).在血管性痴呆大鼠模型中发现记忆功能减退与A和p t a u蛋白表达增加有关,A和p t a u蛋白是老年斑的主要成分,A可刺激N F B信号传导,导致炎症性细胞因子的分泌.海马组织的炎症反 应相关蛋白HMG B、E R K/、R AG E和N F B表达均有不同程度的增加(见图和).血清HMG B 水平在高血糖时升高,在胰岛素治疗后下降.它可以上调炎症因子白细胞介素 和R AG E/E R K,增加机体炎症反应.本研究与之前研究结果相似,说明糖尿病d b/d b小鼠的海马组织炎症反应明显.凋亡是机体常见的生理过程,B c l 是一种抗凋亡蛋白,B c l /B a x降低提示有凋亡的风险.本研究发现糖尿病小鼠的C a s e p a s e 凋亡蛋白表达增加(见图),这说明海马组织的炎症反应和细胞凋 陕西师范大学学报(自然科学版)第 卷亡可能是糖尿病小鼠学习和记忆能力下降的原因.m i R 与糖尿病认知障碍M i c r o R NA是一类新的内源性有调控功能的非编码小R NA,具有减轻/预防各种疾病病理重塑的潜力,使之成为疾病的治疗靶点.m i R 是在内皮细胞中特异性高表达的一类非编码R NA,参与调节血管发育、新生血管形成以及血管炎症反应等生理和病理生理过程.在T DM患者中,m i R 是长期全因死亡的重要且独立的预测因子,也可能是心血管并发症的表观遗传预测因子.此外,多项研究表明在高血糖条件下,m i R 在循环系统中的浓度降低.对A D患者进行简易精神状态检查(MM S E)评估,发现m i R 水平的高低能够区分轻度和重度认知障碍.以小动脉硬化和腔隙性梗死为特征的微血管病变,会导致皮质和皮质下微梗死,是认知障碍的最严重病理基础.研究还发现内皮m i R 表达的降低可能介导多发性微梗死诱导的血管性认知障碍.敲除m i R 的小鼠表现出显著的认知障碍,髓鞘密度和轴突密度降低,以及神经炎症增加.本研究发现海马组织D C组较MC组m i R 出现显著下降.通过对小鼠空间探索能力和海马组织m i R 表达相关性分析,发现小鼠游泳速度和目标象限时间百分比都与海马组织m i R 表达高相关.进一步证实海马组织的m i R 表达在糖尿病认知障碍中起重要作用.糖尿病血管认知障碍的主要机制可能由内皮损伤介导,而通过m i R 抗炎作用可能是糖尿病患者认知的重要调节因子.使用内皮祖细胞来源的外泌体富含m i R 治疗T DM中风小鼠,可显著改善神经和认知功能,增加轴突密度、髓鞘密度、血管密度、动脉直径,并在缺血边界区诱导M 巨噬细胞极化,延迟或减弱向促炎表型M 型的转变,减少炎症作用.HMG B 是m i R p的靶基因.已知HMG B 可响应外源和内源性刺激而从细胞核释放到细胞外环境中,随后它与已知受体R AG E结合,激活E R K/和N F B,介导其他炎症因子的产生和释放,例如T N F 、I L 、I L 等,参与内皮细胞多种炎症因子基因的表达和调控.研究还发现星形胶质细胞来源的HMG B,可通过直接作用于脑微血管内皮细胞增加其免疫细胞浸润及炎症反应,促进脑脊髓炎的发生发展.而在海马组织炎症反应中,HMG B 表达增加是减少神经发生的重要影响因素,会影响学习和记忆能力.本实验结果发现糖尿病小鼠海马组织中m i R 表达的下降,星形胶质细胞活化降低,HMG B、R AG E和N F B蛋白表达的增加,可能是造成糖尿病小鼠学习记忆能力下降的重要机制.有氧运动上调m i R 改善糖尿病认知障碍有氧运动干预可作为糖尿病患者控制血糖的有效手段,也是糖尿病患者改善糖尿病血管并发症的重要 策 略,并 且 是 影 响 痴 呆 的 最 重 要 因 素 之一.本实验结果显示,在运动前糖尿病小鼠较正常对照组小鼠明显肥胖,D C组较MC组体质量、心率、血压、血糖、血清胰岛素显著增加,糖尿病小鼠运动后体质量得到有效的控制,心率、血压、血糖、血清胰岛素均显著下降.运动干预后,D E组较D C组的定向导航和空间探索实验结果显著增强.说明有氧运动提高了糖尿病小鼠的学习记忆能力,这和以往的研究结果一致.在本实验中,对小鼠海马区组织HE染色观察发现,运动干预后D E组神经元细胞排列较之D C组紧密,整齐,细胞形状规整;并且通过对海马进行免疫荧光,运动干预后表现出神经元荧光强度增加,星型胶质细胞活化减小.我