阿爾茨海默病與2型糖尿病大鼠血清和腦組織β淀粉樣蛋白水平表達(dá)及兩病相關(guān)性研究

高璇 趙迪 崔海靜 李鳳藝

阿爾茨海默病(AD)是一種以進(jìn)行性認(rèn)知功能減退為特征的疾病。臨床表現(xiàn)為認(rèn)知和日常生活能力進(jìn)行性減退，并伴有各種神經(jīng)精神癥狀［1］。2型糖尿病(T2DM)是一種常見的內(nèi)分泌疾病。隨著人類老齡化發(fā)展，AD和T2DM發(fā)病率日益增高，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)老年人群AD發(fā)病與內(nèi)分泌代謝綜合征特別是糖代謝紊亂有較為緊密的聯(lián)系［2］，但二者發(fā)病的核心機(jī)制尚未完全明了。β-淀粉樣蛋白(Aβ)是淀粉樣蛋白前體蛋白在人體代謝的正常產(chǎn)物之一［3］，幾乎所有的神經(jīng)細(xì)胞均可產(chǎn)生Aβ，有研究顯示AD患者的腦脊液中可檢測到Aβ，本研究通過以大鼠動物模型為研究對象，觀察AD動物模型及DM動物模型血清與腦組織Aβ、空腹血糖與空腹胰島素(FINS)水平的表達(dá)，探索T2DM與AD發(fā)病的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 動物及試劑 健康雄性Wistar大鼠60只，約2月齡，體重200～230 g，購于河北醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周，分籠飼養(yǎng)，溫度(23±2)℃，定時給予清潔飲水和飼料。按隨機(jī)數(shù)字表分為3組，每組20只。正常對照組、AD組、T2DM組。Aβ及鏈脲佐菌素(STZ)均購自美國 Sigma公司提供。

1.2 動物模型制備

1.2.1 AD模型制備:將 Aβ25-35溶于無菌0.9%氯化鈉溶液中，稀釋為10μg/μl，密封后置于37℃培養(yǎng)箱中孵育1周，使其成為具有毒性的聚集狀態(tài)，10%水合氯醛(300 mg/kg)于腹腔注射SD大鼠，麻醉后固定于立體定位儀上，常規(guī)備皮消毒，切開頭部皮膚，暴露前囟。定位海馬齒狀回背側(cè)細(xì)胞帶(前囟后3.2 mm，旁開1.5 mm，顱骨表面下3.0 mm)。以微量進(jìn)樣器自腦表面垂直進(jìn)針，緩慢將Aβ25-35 1μl(10μg/μl)注入，注射速度為0.1 μl/h，留針20 min，使 Aβ25-35充分浸潤局部組織，縫合切口，常規(guī)飼養(yǎng)。

1.2.2 T2DM模型制備:給予高脂、高熱卡飲食(其比例為豬油20%，蔗糖20%，基礎(chǔ)飼料60%)，誘導(dǎo)出胰島素抵抗后，按30 mg/kg體重劑量腹腔注射鏈脲佐菌素(STZ溶于pH值4.4的檸檬酸鈉一檸檬酸緩沖溶液)，誘發(fā)糖尿病，72 h后測血糖≥16.7 mmol/L即造模成功。

1.3 檢測項目及方法 造模成功2周后處死各組大鼠，分離血清及腦組織進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的檢測。腦組織勻漿制備:取海馬部位的腦組織約1 g，加入pH值7.4 PBS制成10%勻漿，置4℃冰箱保存?zhèn)溆?用放射免疫法檢測β-淀粉樣蛋白水平。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件，計量資料以±s表示，采用差異性t檢驗、One-way Pearson線性相關(guān)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

AD組血清與腦組織Aβ水平明顯高于正常對照組(t=3.579，P ＜0.05;t=2.367，P ＜0.05)，T2DM 組血清與腦組織Aβ水平亦明顯高于正常對照組(t=3.127，P ＜0.05;t=2.698，P＜0.05);AD組血清FINS水平明顯低于正常對照組(t=2.581，P ＜0.05)，與 Aβ 水平表達(dá)呈負(fù)相關(guān)性(r=－0.361，P ＜0.05)。見表1。

表1 大鼠血清及腦組織Aβ水平表達(dá)n=20，±s

表1 大鼠血清及腦組織Aβ水平表達(dá)n=20，±s

注:與正常對照組比較，*P ＜0.05

組別 腦組織Aβ(ng/mg prot) 血清Aβ(ng/m l) 血清FINS(mU/L)AD 組 2.65 ±0.32* 98.4 ±0.7* 6.9 ±0.5*T2DM 組 0.593 ±0.16* 7.7 ±0.9* 7.2 ±0.7正常對照組0.236 ±0.09 5.0 ±0.9 21.3 ±0.8

3 討論

AD的主要病理改變包括腦組織老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)(NFT)、神經(jīng)元丟失等［4］，其發(fā)病率呈逐年增高趨勢，但是發(fā)病機(jī)制尚未完全明了，目前存在多種學(xué)說，包括Aβ、tau蛋白學(xué)說、氧化應(yīng)激學(xué)說以及神經(jīng)遞質(zhì)代謝障礙學(xué)說等，近年來，研究表明胰島素在AD的神經(jīng)退行性變方面起重要作用，流行病學(xué)研究也證明T2ADM與AD有密切關(guān)系。

Aβ由淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)β、γ-分泌酶水解產(chǎn)生，以Aβ為核心的老年斑是AD的重要病理特征［5］，Aβ可使神經(jīng)元變性甚至凋亡，神經(jīng)元的凋亡一方面是與半胱氨酸、天冬氨酸特異性蛋白酶有關(guān);另一方面是因為Aβ作用于凋亡基因部位，Aβ可以引起鈣離子超載［6］，導(dǎo)致線粒體損傷，細(xì)胞功能的紊亂最終造成細(xì)胞凋亡的產(chǎn)生。Aβ是淀粉樣前體蛋白的產(chǎn)物，胰島素有增強(qiáng)α分泌酶的活性的作用［7］，使APP轉(zhuǎn)化為可溶性的sAPP，從而減少β-淀粉樣肽的產(chǎn)生，而sAPP具有營養(yǎng)神經(jīng)的作用，相反，胰島素缺乏使sAPP減少［8］，使得Aβ大量聚集，加快了神經(jīng)元退行性變。

本研究顯示，Aβ在AD大鼠和T2DM大鼠血清及腦組織中的表達(dá)均顯著高于正常組，并且，在AD病大鼠中，空腹胰島素水平與Aβ水平呈負(fù)相關(guān)，由此可以推測DM與Aβ病有相關(guān)之處，糖代謝紊亂在神經(jīng)細(xì)胞退行性變過程中有重要作用，而且由Aβ產(chǎn)物在DM大鼠血清及腦組織的表達(dá)增多可以推測其可能參與了DM大鼠認(rèn)知及記憶障礙的過程。所以，DM是發(fā)生AD的一個高危因素，同時，AD又可以加重DM，二者相互作用，形成惡性循環(huán)，雖然DM并發(fā)AD的機(jī)制尚未完全明確，但本實驗結(jié)果提示胰島素水平的異常可導(dǎo)致Aβ的生成增加，這在DM并AD的過程中起了重要作用;胰島素水平的提高，可以減少Aβ的生成，從而降低DM并發(fā)AD病的風(fēng)險。總之，AD病不能單一認(rèn)為是一種神經(jīng)傳導(dǎo)信號失調(diào)的退行性變疾病。本實驗也證明，AD既存有胰島素的代謝紊亂，也存有Aβ的代謝異常，T2DM與AD病之間存在密切的相互作用關(guān)系。

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