Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway

YU Hongni; SUN Mengjie; WANG Fengli; KANG Shenghua; HAN Guanghui; LI Dongyue; ZHEN Weizhe; MA Tao

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230606

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway

更新时间：2023-05-17

- Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 29, Issue 8, Pages: 10-18(2023)
- 作者机构：
  
  1.北京中医药大学东方医院，北京 100078
  2.北京中医药大学中医学院，北京 100029
  3.中日友好医院，北京 100029
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230606
  CLC： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- Received：06 December 2022，
  
  Published Online：16 February 2023，
  
  Published：20 April 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
余虹霓,孙梦捷,王凤丽等.地黄饮子调节PI3K/Akt信号通路保护AD小鼠脑组织星形胶质细胞损伤及糖酵解的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(08):10-18.

YU Hongni,SUN Mengjie,WANG Fengli,et al.Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(08):10-18.
余虹霓,孙梦捷,王凤丽等.地黄饮子调节PI3K/Akt信号通路保护AD小鼠脑组织星形胶质细胞损伤及糖酵解的作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(08):10-18. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230606.

YU Hongni,SUN Mengjie,WANG Fengli,et al.Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(08):10-18. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230606.

摘要

目的

研究地黄饮子调节磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路，改善阿尔茨海默病（AD）小鼠脑组织星形胶质细胞损伤和糖酵解，提高AD小鼠认知功能的作用机制。

方法

将40只4月龄雄性APP/PS1转基因小鼠随机分为模型组、模型+地黄饮子（2.5 g·kg

-1

）组，每组20只；同背景、同月龄C57BL/6J小鼠40只，随机分为正常组、正常+地黄饮子（2.5 g·kg

-1

）组，每组20只。正常+地黄饮子组和模型+地黄饮子组给予地黄饮子灌胃，正常组和模型组均给予等量无菌生理盐水，每天灌胃1次，连续给药150 d。Morris水迷宫实验测试小鼠定位航行与空间探索能力。蛋白免疫印迹法（Western blot）检测小鼠脑组织PI3K、Akt蛋白及其磷酸化水平，以及磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、乙醛脱氢酶3家族B2（ALDH3B2）蛋白表达。免疫荧光法评估星形胶质细胞形态及ALDH3B2的表达。

结果

与正常组比较，模型组小鼠在定位航行实验第2~5天中逃避潜伏期明显延长（

0.05，

0.01），穿越平台目标区域次数和目标象限停留时间明显减少（

0.05，

0.01），在相对象限停留时间明显增加（

0.05），星形胶质细胞胞体表面积和细胞突起总长度明显增加（

0.05，

0.01），PI3K、Akt磷酸化水平、ALDH3B2、PFK-1蛋白表达量显著降低（

0.01），而正常+地黄饮子组小鼠的上述实验指标差异无统计学意义。与模型组比较，模型+地黄饮子组小鼠在定位航行实验第2~5天中逃避潜伏期明显缩短（

0.05，

0.01），穿越平台次数和目标象限停留时间明显增加（

0.05，

0.01），在相对象限停留时间明显降低（

0.05），星形胶质细胞胞体表面积和细胞突起总长度明显减少（

0.05），PI3K、Akt磷酸化水平和ALDH3B2、PFK-1蛋白表达量显著提高（

0.01）。

结论

地黄饮子通过激活PI3K/Akt信号通路，上调PFK-1、ALDH3B2蛋白表达量，保护AD小鼠脑组织星形胶质细胞损伤，提高糖酵解活性，改善AD小鼠学习记忆能力。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Dihuang Yinzi in improving astrocyte injury and glycolysis in Alzheimer's disease （AD） mice via regulating the phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt） signaling pathway， thereby improving the cognitive function of AD mice.

Method

Forty male APP/PS1 transgenic mice aged four months were randomly divided into a model group and a model + Dihuang Yinzi （0.25 g·kg

-1

） group， with 20 mice in each group. Forty C57BL/6J mice with the same background and same age were randomly divided into a control group and a control + Dihuang Yinzi （0.25 g·kg

-1

） group， with 20 mice in each group. The mice in the control + Dihuang Yinzi group and the model + Dihuang Yinzi group were administered with Dihuang Yinzi by gavage， and those in the control group and the model group received an equal volume of sterilized normal saline， once a day for 150 days. Morris water maze test was performed to test the ability of navigation and space exploration of mice. The protein expression of p-PI3K， PI3K， p-Akt， Akt， phosphofructokinase-1 （PFK-1）， and aldehyde dehydrogenase 3 family member B2 （ALDH3B2） in mouse brain tissues was measured by Western blot. An immunofluorescence assay was performed to detect astrocyte morphology and the expression level of ALDH3B2.

Result

As compared with the control group， the model group showed prolonged escape latency during the 2

to 5

days of the location-based navigation （

0.05，

0.01）， reduced number of times crossing the target area of the platform， shortened residence time in the target quadrant （

0.05，

0.01）， prolonged residence time in the opposite quadrant （

0.05）， increased surface area of the cell body and total length of cell protrusions of astrocytes （

0.05，

0.01）， and down-regulated protein expression of p-PI3K， p-Akt， ALDH3B2， and PFK-1 （

0.01）， while the above experimental indexes were not significantly different in the control + Dihuang Yinzi group. Compared with the model group， the model + Dihuang Yinzi group showed shortened escape latency of APP/PS1 mice during the 2

to 5

days of the location-based navigation （

0.05，

0.01）， increased number of times crossing the platform， prolonged target quadrant residence time （

0.05，

0.01）， shortened residence time in the opposite quadrant （

0.05）， reduced surface area of the cell body and total length of cell protrusions of astrocytes （

0.05）， and up-regulated protein expression of p-PI3K， p-Akt， ALDH3B2， and PFK-1 （

0.01）.

Conclusion

Dihuang Yinzi can improve the learning and memory ability of AD mice by activating the PI3K/Akt signaling pathway and up-regulating the protein expression of PFK-1 and ALDH3B2 to protect against astrocyte injury in brain tissues and improve glycolysis.

关键词

Keywords

references

KNOPMAN D S ， AMIEVA H ， PETERSEN R C ， et al . Alzheimer disease ［J］. Nat Rev Dis Primers ， 2021 ， 7 （ 1 ）： 33 .

胡世莲，王静，方向，等 . 中国居民主要致死性慢性病的人口死亡趋势及应对策略［J］. 中国临床保健杂志， 2022 ， 25 （ 3 ）： 297 - 302 .

王亚鑫，赵丽 . 星形胶质细胞有氧糖酵解及其产物乳酸在阿尔茨海默病突触可塑性中的作用［J］. 生命科学， 2022 ， 34 （ 9 ）： 1126 - 1134 .

赵娜，夏杰，张晨斐，等 . 运动裨益AD的机制：大脑糖代谢紊乱和特征性病理症状的协同改善［J］. 中国体育科技， 2022 ， doi： 10.16470/j.csst.2021080 http://dx.doi.org/10.16470/j.csst.2021080 .

龙清熙，张萍淑，刘青，等 . 单细胞RNA测序揭示星形胶质细胞的异质性［J］. 中国组织工程研究， 2022 ， doi： 10.16470/j.csst.2021080 http://dx.doi.org/10.16470/j.csst.2021080 .

张杰，周媛，马云枝，等 . 基于PI3K/Akt/mTOR通路探讨补肾通络方对血管性痴呆大鼠海马神经元突触可塑性的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 18 ）： 25 - 31 .

FU W ， JHAMANDAS J H . Role of astrocytic glycolytic metabolism in Alzheimer's disease pathogenesis ［J］. Biogerontology ， 2014 ， 15 （ 6 ）： 579 - 586 .

ANDERSEN J V ， SKOTTE N H ， CHRISTENSEN S K ， et al . Hippocampal disruptions of synaptic and astrocyte metabolism are primary events of early amyloid pathology in the 5xFAD mouse model of Alzheimer's disease ［J］. Cell Death Dis ， 2021 ， 12 （ 11 ）： 954 .

ZHENG J ， XIE Y ， REN L ， et al . GLP-1 improves the supportive ability of astrocytes to neurons by promoting aerobic glycolysis in Alzheimer's disease ［J］. Mol Metab ， 2021 ， 47 ： 101180 .

薛静，赵迪，王丽晔，等 . 地黄饮子对多系统萎缩、阿尔茨海默病及帕金森病异病同治机制初探［J］. 现代中西医结合杂志， 2022 ， 31 （ 11 ）： 1577 - 1582 .

张秀芬，王思梦，白建英，等 . 经典名方地黄饮子的古代文献考究［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 14 ）： 59 - 64 .

关慧波，周妍妍，徐丽，等 . 地黄饮子对转基因果蝇AD模型mTOR信号通路中4E结合蛋白和p70核糖体S6蛋白激酶表达的影响［J］. 中华中医药杂志， 2015 ， 30 （ 2 ）： 531 - 533 .

宋志勇，穆亚敏 . 地黄饮子对阿尔茨海默病模型小鼠海马组织氧化应激及炎性因子表达的影响［J］. 吉林医学， 2022 ， 43 （ 10 ）： 2597 - 2600 .

马涛，徐世军，闫妍，等 . 地黄饮子对阿尔茨海默病小鼠神经炎性损伤的改善作用［J］. 成都中医药大学学报， 2015 ， 38 （ 4 ）： 23 - 25，33 .

马涛，闫妍，张允岭，等 . 补肾填精法对阿尔茨海默病小鼠PI3K/Akt通路激活及氧化应激的影响［J］. 北京中医药， 2014 ， 33 （ 7 ）： 492 - 495 .

HAN G ， ZHEN W ， DAI Y ， et al . Dihuang-Yinzi alleviates cognition deficits via targeting energy-related metabolism in an Alzheimer mouse model as demonstrated by integration of metabolomics and network pharmacology ［J］. Front Aging Neurosci ， 2022 ， 14 ： 873929 .

温彬宇，张志辰，高俊峰，等 . 地黄饮子抑制能量障碍诱导的APP/PS1小鼠内质网应激及神经元凋亡的作用机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2018 ， 24 （ 21 ）： 111 - 117 .

崔远武，张玉莲 . 中医对老年性痴呆的认识和辨证思路分析［J］. 中国老年学杂志， 2015 （ 5 ）： 1419 - 1422 .

金香兰 . 阿尔茨海默病的中医中药治疗［J］. 家庭医学（下）， 2022 （ 10 ）： 16 - 17 .

车晶晶，谢淑莹，晏敏，等 . 益气补肾活血方药治疗阿尔兹海默病效果的Meta分析［J］. 中国中医药现代远程教育， 2023 ， 21 （ 4 ）： 56 - 59 .

李辉，蒋与刚 . 阿尔茨海默病脑组织能量代谢紊乱及其机制［J］. 生理科学进展， 2022 ， 53 （ 4 ）： 276 - 280 .

王倩倩，王莹莹，韩笑，等 . 能量代谢在阿尔茨海默病发生和防治中的作用［J］. 郑州大学学报：医学版， 2022 ， 57 （ 1 ）： 50 - 56 .

卢彦宇，方梓庄，范洋溢，等 . 阿尔茨海默病发病机制与药物治疗研究进展［J］. 生理科学进展， 2022 ， doi： 10.20059/j.cnki.pps.2022.11.0095 http://dx.doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2022.11.0095 .

FALKOWSKA A ， GUTOWSKA I ， GOSCHORSKA M ， et al . Energy metabolism of the brain， including the cooperation between astrocytes and neurons， especially in the context of glycogen metabolism ［J］. Int J Mol Sci ， 2015 ， 16 （ 11 ）： 25959 - 25981 .

张敏，宋伦 . 脑能量代谢：星形胶质细胞-神经元耦合［J］. 生物技术通讯， 2020 ， 31 （ 4 ）： 473 - 477 .

MERLINI M ， MEYER E P ， ULMANN-SCHULER A ， et al . Vascular β -amyloid and early astrocyte alterations impair cerebrovascular function and cerebral metabolism in transgenic arcA β mice ［J］. Acta Neuropathol ， 2011 ， 122 （ 3 ）： 293 - 311 .

LI K Y ， GONG P F ， LI J T ， et al . Morphological and molecular alterations of reactive astrocytes without proliferation in cerebral cortex of an APP/PS1 transgenic mouse model and Alzheimer's patients ［J］. Glia ， 2020 ， 68 （ 11 ）： 2361 - 2376 .

KUMAR M ， BANSAL N . Implications of Phosphoinositide 3-kinase-Akt （PI3K-Akt） pathway in the pathogenesis of Alzheimer's disease ［J］. Mol Neurobiol ， 2022 ， 59 （ 1 ）： 354 - 385 .

彭俊，张杰 . 中医药通过PI3K/Akt信号通路防治阿尔茨海默病的研究进展［J］. 中医药导报， 2022 ， 28 （ 9 ）： 105 - 109 .

FUHRMANN D C ， BRÜNE B . miR-193a-3p increases glycolysis under hypoxia by facilitating Akt phosphorylation and PFKFB3 activation in human macrophages ［J］. Cell Mol Life Sci ， 2022 ， 79 （ 2 ）： 89 .

LE DOUCE J ， MAUGARD M ， VERAN J ， et al . Impairment of glycolysis-derived l-serine production in astrocytes contributes to cognitive deficits in Alzheimer's disease ［J］. Cell Metab ， 2020 ， 31 （ 3 ）： 503 - 517 .

HU X ， XU Q ， WAN H ， et al . PI3K-Akt-mTOR/PFKFB3 pathway mediated lung fibroblast aerobic glycolysis and collagen synthesis in lipopolysaccharide-induced pulmonary fibrosis ［J］. Lab Invest ， 2020 ， 100 （ 6 ）： 801 - 811 .

BéLANGER M ， YANG J ， PETIT J M ， et al . Role of the glyoxalase system in astrocyte-mediated neuroprotection ［J］. J Neurosci ， 2011 ， 31 （ 50 ）： 18338 - 18352 .

李金桂 . 地黄饮子治疗老年性痴呆症疗效观察［J］. 内蒙古中医药， 2012 ， 31 （ 22 ）： 18 - 19 .

贾茜，罗海，许微微，等 . 地黄饮子加减治疗阿尔茨海默病的疗效观察［J］. 中国医院用药评价与分析， 2018 ， 18 （ 4 ）： 499 - 500，503 .

汪庆华 . 地黄饮子治疗老年性痴呆症的临床效果分析［J］. 中外医疗， 2017 ， 36 （ 34 ）： 177 - 179 .

王凯，崔远武，徐家淳，等 . 从肾论治阿尔茨海默病的中药研究进展［J］. 现代中西医结合杂志， 2022 ， 31 （ 12 ）： 1749 - 1752 .

高俊峰，张志辰，温彬宇，等 . 地黄饮子对能量障碍致SH-SY5Y细胞内质网应激的保护作用［J］. 中国实验方剂学杂志， 2018 ， 24 （ 21 ）： 118 - 123 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Energy Metabolism Disorder and Autophagy Injury of Astrocytes in Brain of AD Mice

Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Regulating Synaptic Structure and Function in AD Mice

Shaoyaotang Regulates Glucose Metabolism Reprogramming to Inhibit Macrophage Polarization Toward M1 Phenotype

Alleviation of Ulcerative Colitis by Shaoyaotang via Inhibiting Glycolysis Through SIRT6/HIF-1α Pathway

Molecular Mechanism of Treating Different Diseases with Same Treatment of Gypenoside L Affecting Oxidative Damage HUVEC and OVCAR-3 Through EGFR/STAT3/Glycolytic Pathway

Related Author

SUN Mengjie

YU Hongni

SUN Mengjie

HAN Guanghui

WANG Fengli

KANG Shenghua

LI Dongyue

Related Institution

Dongfang Hospital， Beijing University of Chinese Medicine

School of Traditional Chinese Medicine， Beijing University of Chinese Medicine

The First Hospital of Hunan University of Chinese Medicine

Liaoning University of Traditional Chinese Medicine

Liaoning Cancer Hospital

AI问答

Postal code：100700
Tel：010-84076882 Email：syfjx_2010@188.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备11006657号-10 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰