内质网应激介导的代谢综合症致脑损伤的分子机制及花青素干预的研究

代谢综合症是以胰岛素抵抗为中心的一组代谢紊乱性疾病。研究报道显示代谢综合症还可诱发中度记忆损伤甚至导致痴呆，但对该病神经损伤机制及治疗研究的报道很少。花青素是一种天然黄酮类化合物，它有抗炎等多种药理学活性。我们的研究也证实花青素可抑制D-半乳糖诱导的炎症反应保护脑组织。最新关于花青素体外研究显示它可抑制胰岛素信号负调控因子PTP1B的表达，提示花青素可能对代谢综合症动物神经损伤具有保护作用，我们预实验证实了这一假设。本项目拟利用代谢综合症小鼠模型，将内质网应激(ERS)作为代谢综合症引起脑损伤的一个关键连接点深入研究代谢综合症小鼠脑中ERS发生以及如何引起胰岛素抵抗，激活炎症信号通路及抑制学习记忆相关通路而致脑损伤的相关信号通路变化及其互变关系，并探索这些信号网络上重要连接点的关键分子表达变化及花青素干预调控的关键靶点，从一个新的角度深化认识代谢综合症小鼠神经记忆损伤的分子机制及防治策略。

代谢综合症是以胰岛素抵抗为中心的一组代谢紊乱性疾病。本项目利用国际通用的高胆固醇/高脂肪饲喂诱导小鼠代谢综合症动物模型，运用现代分子神经生物学等技术将内质网应激作为代谢综合症脑损伤的新机制来进行深入系统的研究。我们的研究显示代谢综合症动物脑中AGEs、ROS和蛋白羰基化水平显著上升，pPERK和peIF2α表达水平上调，IRE1α磷酸化水平显著上升，并增强JNK磷酸化和神经炎症反应，脑中ERS被激活。小鼠脑组织中IRE1和PERK信号激活NF-κB-IKK通路，诱导CD11b、GFAP、TNFα、COX-2、iNOS和IҚB等多种炎症因子上调并参与脑损伤。花青素等黄酮类化合物可以减轻高胆固醇/高脂肪诱导代谢综合症动物脑组织中ERS的激活，并有效地抑制PERK和IRE-1介导的信号转导途径，下调相关炎症因子的表达，对代谢综合症小鼠脑损伤具有保护作用。结果还显示代谢综合症小鼠脑中ERS通过激活IRE-1- JNK信号系统, 促进IRS丝氨酸磷酸化，减弱Akt/PI3K信号通路，引起脑内胰岛素抵抗导致脑组织炎症损伤。代谢综合症小鼠脑中PTP1B和SOCS3过表达，通过负调控胰岛素信号通路中上游分子JAK2的磷酸化作用而影响胰岛素信号，进一步增强脑内胰岛素抵抗。花青素等黄酮类化合物可以有效地抑制IRE-1- JNK信号系统，上调IRS→Akt/PI3K信号系统，减轻胰岛素抵抗引起的脑组织炎症损伤。同时，代谢综合症小鼠脑组织中与学习记忆相关蛋白以及反应突触功能状况蛋白pCREB、pCaMKII、NMDAR、AMPAR、PSD95、synapsin I、synaptophysin、synaptotagmin和c-fos等表达水平显著下降，灌喂花青素等黄酮类化合物的代谢综合症模型组小鼠能够上调这些蛋白的表达。代谢综合症脑损伤小鼠在学习记忆能力和脑组织病理学方面也发生显著变化，其自发活动行为和学习记忆能力下降，血糖水平升高，谷丙、谷草转氨酶水平升高，血清中胰岛素水平、leptin水平、脂联素水平下降，神经元数目、突触数目、突触密度下降，脑组织以及突触形态结构发生异常变化。灌喂花青素等黄酮类化合物的代谢综合症小鼠学习记忆能力和脑组织病理学方面的变化有所缓和。从内质网应激分子机制这一新的角度可以深化认识代谢综合症小鼠神经损伤机制并为该类疾病的防治开拓新思路和提供新的理论依据。