基于Wnt信号通路调控MLCK致糖尿病脑病认知功能障碍机制的研究及何首乌的干预作用

Diabetic encephalopathy is one of the major complications of diabetes and characterized by cognitive dysfunction . The mechanisms are not completely clarified, and there are no effective methods for detection and treatment. Accumulating evidences have shown that the main pathogenesis of cognitive dysfunction was N - methyl - D - asparagine (NMDA) receptor-mediated excitotoxicity. A number of studies indicated that Wnt signaling pathway was closely related to transmission and clustering of NMDA receptor. There was a correlation between Myosin light chain kinase(MLCK) and NMDA receptors in our previous research. Many researechers confirmed that Radix Polygoni Multiflori ameliorated the diseases of central nerves system, and further research verified Radix Polygoni Multiflori down-regulated the MLCK expression, but its regulation of MLCK signaling system has not been reported. In the study, animal and cellular model will be used to investigate whether MLCK is regulated by Wnt signaling pathway then promotes NMDA receptor-mediated excitotoxicity and whether Radix Polygoni Multiflori regulates MLCK by Wnt signaling pathway then influences the expression NMDA receptors to improve cognitive dysfunction. The study will provide the novel knowledge for prevent and therapeutic of diabetic encephalopathy, new target for advanced and developed new drug, and broaden clinical application of Radix Polygoni Multiflori and provide the basic for the deeply research.

糖尿病脑病是糖尿病主要并发症之一，以认知功能障碍为特征，病变机制未明，目前缺乏明确的诊断手段和有效的治疗药物。认知功能障碍性疾病的主要发病机制是，N-甲基-D-天门冬氨酸 (NMDA) 受体介导的兴奋毒作用，研究表明，Wnt信号通路与NMDA受体的传递和聚集密切相关。本课题组前期研究发现，肌球蛋白轻链激酶（MLCK）与NMDA受体之间存在相关性，前期研究还发现，贵州名贵中药材制何首乌可下调糖尿病脑病脑组织中MLCK的表达，改善糖尿病脑病大鼠的认知功能障碍。本研究采用整体动物和细胞模型，研究糖尿病脑病MLCK与Wnt信号通路的关系，进而促进NMDA受体介导的兴奋毒作用。制何首乌是否通过Wnt信号通路调节MLCK而影响NMDA受体的表达，从而改善认知功能障碍。本项目将有助于深入理解糖尿病脑病的发病机制和制何首乌对糖尿病脑病的保护作用机制，为其深层次二次开发奠定实验基础。

糖尿病脑病是糖尿病主要并发症之一，以认知功能障碍为特征，其病变机制未明，缺乏有效诊断手段和治疗药物。研究发现Wnt/β-catenin与神经退行性病变关系密切，N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA）受体参与该病理过程，而肌球蛋白轻链激酶（MLCK）是钙信号通路的关键分子之一，课题组前期研究结果提示其参与了糖尿病脑病中，但机制不明。何首乌为贵州地产大宗名贵中药材，对中枢神经系统病变有广泛的防治作用，课题组发现其有改善糖尿病认知功能作用。本项目采用整体动物和细胞模型，探讨糖尿病脑病中MLCK的作用，阐明何首乌改善认知功能的作用机制。. 本研究通过链脲佐菌素诱导建立糖尿病认知功能障碍模型，制何首乌干预后，定期检测大鼠空腹血糖，使用Morris水迷宫检测大鼠认知功能，观察海马神经元形态、神经元超微结构、神经元内钙离子浓度、神经元凋亡情况和western blot检测相关蛋白的表达;同时在高糖诱导的海马神经元细胞模型中，给予何首乌有效成分二苯乙烯苷干预，检测相关指标，如神经元活性、细胞凋亡情况、神经元超微结构和蛋白表达情况。. 本项目研究成果如下：①在糖尿病认知功能障碍大鼠中，制何首乌可通过激活海马区Wnt/β-catenin通路、下调MLCK、NMDA受体亚基NR2B的表达，保护神经元超微结构，改善认知功能。②制何首乌还可通过下调MLCK、NR2B表达和降低神经细胞内Ca2+浓度，改善神经元的超微结构，最终改善糖尿病大鼠认知功能。④在高糖诱导的海马神经元细胞模型中，二苯乙烯苷可抑制MAPK/ERK信号通路激活，保护神经元细胞活性。同时在动物模型上发现，海马区MAPK/ERK信号通路的激活是导致认知功能障碍发生的途径之一。⑤在细胞模型中还证实，二苯乙烯苷可通过抑制JNK信号通路发挥保护神经元凋亡的作用。同时在动物模型上发现在糖尿病认知功能障碍大鼠中，JNK信号通路激活导致海马神经元凋亡增加。. 本项目的研究成果将有助于深入理解糖尿病脑病的发病机制，为糖尿病脑病的诊断和防治提供有价值的信息，为创新药物的研制提供新靶点，为制何首乌的临床应用提供基础实验数据。