场景恐惧实验系统 | 姜黄素与甲磺酸米托醌的协同作用对阿尔茨海默病认知障碍及神经病理改变的影响

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鉴于阿尔茨海默病（AD）病理机制具有复杂性和异质性，单一靶点药物治疗效果有限。为此，本研究提出姜黄素与米托醌（MitoQ）协同联合用药方案，并在三转基因阿尔茨海默病模型小鼠（3×Tg-AD小鼠）中开展验证研究。实验结果显示，该联合疗法可显著改善模型小鼠认知功能，同时减轻β淀粉样蛋白聚集、tau蛋白过度磷酸化、突触损伤等阿尔茨海默病典型病理损伤。值得注意的是，联合用药疗效优于两种药物单独给药。上述研究结果为优化阿尔茨海默病治疗药物研发提供了重要参考。

1.姜黄素和MitoQ的组合挽救了3×Tg-AD小鼠的行为缺陷

如图1A的旷场测试所示，AD小鼠比WT小鼠直立较少，排便次数较多，表明AD小鼠自发活动和探索能力下降，焦虑增加。 新物体识别测试的结果显示，与WT小鼠相比，AD小鼠的DR评分降低（图1B），表明AD组的记忆能力显著下降。 Mito Q和Cur + Mito 均改善了AD小鼠的DR评分（图1B）。如图1C所示，AD小鼠在情境测试和听觉线索测试中表现出较短的冻结时间，但在改变情境测试中表现出较长的冻结时间，表明AD小鼠的感觉、运动和记忆能力受到损害。

此外，通过Y迷宫实验测试小鼠的工作记忆，自发交替行为，发现AD小鼠的交替率降低，单独使用姜黄素或Mito Q则增加。 而Cur + Mito表现出更好的效果（图1D）。Morris水迷宫试验用于测试小鼠的空间学习记忆能力。 如图1E-1F所示，在训练期间AD小鼠的空间学习能力下降。单独使用Mito Q 和姜黄素分别降低了AD小鼠从第3天和第4天开始的逃避潜伏期。各组之间的游泳速度没有差异（图 1G），表明逃避潜伏期受到小鼠学习和记忆能力的影响。

图1 Cur + Mito 改善AD小鼠的认知能力。

2.Cur + Mito 逆转了3×Tg-AD鼠的高血糖和高脂血，且对肝脏和肾脏无毒性

为了研究两种药物对基础健康的影响，我们采集了小鼠血清并分析了相关生化指标。 如图2A所示，AD小鼠的TG水平显着高于WT小鼠，并且在Mito Q或Cur + Mito治疗后降低。各组间ApoB和TC/CHO水平无显著差异（图2A）。所有药物均降低AD小鼠的血糖水平，其中Cur + Mito效果最好（图2B）。有趣的是，对肝损伤做出反应的 ALT 和 AST 水平在所有小鼠组中没有差异（图2C）。 所有组中UREA以及参与肾脏代谢的生化标记物 Cre-P 的水平均无显著差异（图2D）。

图2 Cur + Mito对AD小鼠生化指标的影响。

3.Cur + Mito抑制3×Tg-AD小鼠大脑中Aβ的生成和聚集

Aβ产生的淀粉样蛋白斑是AD的主要病理特征之一。如图3A-3D实验所示，与WT小鼠相比，AD小鼠海马和皮质中Aβ寡聚体、APP-β和BACE1的水平增加。单独的姜黄素可降低 AD 小鼠海马中4.5 ×和6 × Aβ寡聚物和 BACE1 的水平，以及皮质中6 ×、18 ×和 APP-β 的水平。此外，与WT组相比，AD组在皮质、CA1、CA3和DG区表现出大量Aβ斑块沉积（图3E-3F）。AD小鼠皮质星形胶质细胞也有一定程度的激活。姜黄素组和Mito Q组Aβ斑块减少，皮质星形胶质细胞活性降低。 Mito Q组中的大部分斑块被星形胶质细胞紧密包围。 Cur+Mito组的Aβ斑块几乎完全消失，与WT组相似。

图3 Cur + Mito 对AD小鼠脑组织中Aβ寡聚体水平和分布的影响。

4.Cur + Mito减弱3×Tg-AD小鼠大脑中tau过度磷酸化和NFT形成

tau蛋白过度磷酸化形成的神经原纤维缠结（NFT）是AD的另一个重要病理特征。 如图4A-4D所示，与WT组相比，AD小鼠海马和皮质中p-S202、p-T231和p-S404的水平均显著升高。此外，与Mito Q相比，Cur + Mito治疗的AD小鼠海马中的p-T231水平也有所降低。我们发现AD小鼠皮质和海马CA1、CA3和DG区的NFT水平升高，并且三种药物均可缓解。与单独的姜黄素或Mito Q相比，Cur + Mito更好地降低NFT，并且Cur + Mito处理的小鼠各脑区的NFT水平与WT小鼠相似（图4E-4F）。

图4 Cur + Mito减少AD小鼠的tau病理学。

5.Cur + Mito逆转了3 × Tg-AD小鼠大脑中突触的丢失和死亡

此外，我们研究了这些药物对小鼠大脑突触蛋白和神经元活动的保护作用。 如图5A-5D所示，与WT组相比，AD组海马突触后密度蛋白95（PSD95）的水平以及皮质突触前蛋白（Syna）、突触蛋白I（Syn1）和PSD95的水平降低，而Cur + Mito均逆转了这一情况。然而，海马中Syna和Syn1的表达水平没有明显变化。神经元中尼氏体的数量与神经元的状态和活动呈正相关。如图5E-5F所示，AD组皮层和海马CA3区和DG区的尼氏小体数量显著减少，而Cur + Mito治疗后均增加。姜黄素或 Mito Q 单独增加了皮质和海马 DG 区域尼氏体的数量。

图5 Cur + Mito恢复了AD小鼠突触蛋白水平的降低和神经元死亡。

结论

本研究采用3×Tg-AD小鼠，探究姜黄素与米托醌（Mito Q）联合干预阿尔茨海默病的作用机制。研究发现，相较于单独用药，姜黄素与米托醌联合用药可更有效地改善阿尔茨海默病模型小鼠的认知功能、减少β淀粉样蛋白沉积与tau蛋白病理损伤，并修复突触损伤。综上，本研究结果表明姜黄素联合米托醌疗法具备良好的神经保护潜力，可为抗阿尔茨海默病药物研发提供新策略。

在该研究中，研究人员使用了赛昂斯场景恐惧实验系统（Sansbio，SA218）来进行实验操作。

作者提示: 个人观点，仅供参考

SA218 场景恐惧实验系统

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