二氢黄酮柚皮苷对阿尔茨海默病突触线粒体功能障碍的作用及机制研究

Accumulating evidences have demonstrated that the synaptic mitochondrial dysfunction palys a vital role in an early synaptic pathology in Alzheimer's disease (AD) and the therapeutic strategy of mitochondrial-targeted antioxidants in AD is an effective way of attenuating the synaptic degeneration and preventing or reversing the cognitive deficits and that is observed in AD. Flavonoids is domestic and international research focus of neuroprotective drugs. Naringin, a bioavanoid, possesses potent antioxidant properties and mitochondrial protective activities. Our previous studies have reported that naringin can reverse the glucose uptake defects and activate signaling molecules in regulating synaptic long-term potentiation in APPswe/PS1dE9 transgenic mouse model of AD. Morphology, molecular biology, behavioral science, pharmacology, RNAi and other techniques and methods would be uesd to explore the effects and the underlying mechanisms of naringin on synaptic mitochondrial function, synaptic activity, and cognitive improvement from the level of molecules, cells and animal. This study will find an important monomer and new target that rescue and protect synaptic mitochondria dysfunction, which may be effective therapy for amelioration of synaptic degeneration at the early stage of AD.

近年的实验研究提示突触线粒体功能损伤在阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)早期突触退行病变中发挥着重要的作用，靶向改善突触线粒体功能的治疗策略和方法可以缓解突触病变，改善AD认知功能。黄酮类化合物是国内外神经保护性药物的研发热点，二氢黄酮柚皮苷（naringin）具有较强抗氧化和线粒体保护能力。我们前期研究显示柚皮苷能够改善AD转基因模型小鼠脑组织能量代谢，活化调节突触的分子信号。本课题拟采用形态学、分子生物学、行为学、药理学、RNAi等技术和方法，从分子、细胞和动物水平，解析柚皮苷对AD突触线粒体和突触功能的效应及分子机制的研究。阐明黄酮单体柚皮苷缓解突触退行性病变和改善行为认知障碍的机制，为改善突触线粒体失功能以及突触退行性病变寻找到新的重要单体和作用靶点，为临床阿尔茨海默病的治疗提供新思路和新方法。

近年的实验研究提示突触线粒体功能损伤在阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)早期突触退行病变中发挥着重要的作用，靶向改善突触线粒体功能的治疗策略和方法可以缓解突触病变，改善AD认知功能。黄酮类化合物是国内外神经保护性药物的研发热点，二氢黄酮柚皮苷（Naringin, Nar）具有较强线粒体和神经保护作用。本课题通过行为学实验发现无论AD发病前预防性给药或者发病后治疗性给药，Nar均能改善APP/PS1阿尔茨海默病转基因小鼠认知功能障碍。Nar预防性给药抑制AD模型小鼠神经炎症，调节小胶质细胞由促炎M1表型向抗炎M2表型极化，从而促进Aβ吞噬和清除，改善Aβ诱导的突触线粒体/突触功能障碍，缓解AD模型小鼠海马神经元和认知损伤。Nar增加AMPK激酶活性，构建携带AMPKα shRNA的慢病毒沉默AMPKα，感染LPS和Aβ寡聚体处理的BV-2小胶质细胞，发现Nar能够逆转神经炎症和外源性Aβ诱导的BV-2小胶质细胞向促炎M1表型极化；然而AMPKα shRNA能够阻断Nar对小胶质细胞极化调节的阳性保护作用。进一步研究显示，来源于LPS和毒性Aβ作用的小胶质细胞条件培养基液（CM-LPS/Aβ）作用于分离的原代海马神经元，引起海马神经元显著的突触线粒体和突触功能损伤， Nar作用的CM-LPS/Aβ的小胶质细胞条件培养基液能够缓解神经元突触线粒体和突触功能损伤；然而AMPK shRNA作用的CM-LPS/Aβ+Nar小胶质细胞条件培养基液，能够阻断Nar对神经元突触线粒体和突触功能的保护效应。结果表明，Nar通过激活AMPK活性，调节小胶质细胞向抗炎表型极化，改善神经元微环境，缓解Aβ毒性和神经炎症诱导的神经元突触线粒体和突触功能损伤。本研究明确了Nar对AD发病前的预防作用和发病后的治疗作用；阐明了Nar对神经炎症和毒性Aβ作用下的小胶质细胞的保护作用及调节机制，拓展了Nar在小胶质细胞-神经元通信之间的作用，为黄酮类单体应用于突触线粒体功能障碍及突触病变提供实验依据，AD早期预防和治疗提供坚实的理论及实验基础。