从线粒体自噬-NLRP3炎症小体途径研究竹节参总皂苷改善衰老鼠认知功能障碍的作用机制

Neuroinflammation is recognized as an important component of aging and cognitive dysfunction disorders. Recent studies show that activation of the microglial NLRP3 inflammasome triggered by reactive oxygen species (ROS) from mitochondria plays a key role in the neuroinflammation. However, mitophagy is an important pathway to regulation ROS generation of mitochondria. Our previous studies showed that total saponins from panax japonicus improved cognitive dysfunction in D-galactose induced-aging rats via increase of Mn-SOD mRNA expression, improvement of mitochondrial ultrastructure, reduction of oxidative stress, inhibition of caspase-1 activation and attenuation of IL-1β formation in brain tissue. Related studies and our work showed that Panax japonicus has a good anti-inflammatory and antioxidant effects. However, whether total saponins of Panax japonicus improve cognitive dysfunction of aging rats involvement of mitophagy-NLRP3 inflammasome pathway remains unkown. So this project will employ molecular biology, electrophysiology, immunofluorescence and siRNA technology to study the effects and mechanisms of total saponins from Panax japonicus on cognitive dysfunction in aging rats, and look forward to providing a new strategy for the treatment of age-related cognitive dysfunction.

神经炎症反应被公认为是衰老及相关认知障碍性疾病的重要致病因素。新近的研究表明，线粒体的活性氧族（ROS）调控的NLRP3炎症小体活化在神经炎症发生中起着关键作用，而线粒体自噬是调控线粒体ROS生成的重要途径。我们前期研究表明，竹节参总皂苷对D-半乳糖致衰老鼠认知功能障碍有良好的改善作用；其机制与提高线粒体Mn-SOD mRNA的表达水平，改善线粒体的超微结构，减轻脑组织的氧化应激，以及抑制caspase-1活化，减少IL-1β生成有关。而相关资料与我们的研究均显示，竹节参具有良好的抗炎与抗氧化作用，但竹节参总皂苷能否通过调控线粒体自噬-NLRP3炎症小体途径改善衰老鼠认知功能障碍仍有待研究。基于此，本项目拟综合运用分子生物学、电生理、免疫荧光及siRNA等技术，探讨竹节参总皂苷改善衰老鼠认知功能障碍的作用机制，有望为衰老相关认知功能障碍性疾病的治疗提供新策略。

神经炎症反应被公认为是衰老及相关认知障碍性疾病的重要致病因素。新近的研究表明，小胶质细胞NLRP3炎症小体的激活是神经炎症反应发生发展的关键步骤。且来源于线粒体的活性氧族（reactive oxygen species，ROS）是调控NLRP3炎症小体活化的关键信号，而线粒体自噬是调控线粒体ROS生成的重要途径。我们团队的前期研究表明，竹节参总皂苷具有良好的抗炎效应，且对D-半乳糖致衰老鼠认知功能障碍有良好的改善作用，但竹节参总皂苷能否通过调控线粒体自噬-NLRP3炎症小体途径改善衰老鼠认知功能障碍尚未见相关报道。本项目通过建立D-半乳糖致衰老模型和自然衰老大鼠模型，综合运用分子生物学、电生理、免疫组织化学等技术，观察了竹节参总皂苷对衰老鼠认知功能障碍的调节作用及机制。研究结果表明，竹节参总皂苷可改善衰老鼠认知功能障碍，表现为Morris水迷宫学习记忆能力增强，海马突触可塑性长时程增强；能减轻皮层和海马组织中细胞凋亡程度，表现为抑凋亡蛋白Bcl-2水平增加，抗凋亡蛋白Bax水平降低；可减轻氧化应激反应，表现为Nrf2和Sirt1蛋白及其下游的抗氧化信号分子如NQO-1、GCLC、Mn-SOD和HO-1表达水平显著增加；能减轻脑组织的炎症反应，表现为NLRP3炎症小体和NF-κB表达显著降低；能减轻线粒体自噬，表现为LC3II和Beclin1蛋白表达水平显著增加。该研究明确了竹节参总皂苷有改善衰老鼠认知功能障碍的作用，其分子机制可能与其调节氧化应激，减少ROS产生，进而抑制NLRP3炎症小体表达，减轻脑组织神经炎症反应和凋亡有关。该研究初步揭示了竹节参总皂苷改善学习记忆的分子机制，可望为衰老相关认知功能障碍性疾病的治疗提供新策略。