大补元煎联合运动通过调控PI3K/Akt/GSK-3<italic style="font-style: italic">β</italic>信号通路改善AD大鼠学习记忆能力

江曦; 孙傲; 张毅洁; 王平; 邵玉萍

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221501

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大补元煎联合运动通过调控PI3K/Akt/GSK-3β信号通路改善AD大鼠学习记忆能力

经典名方 | 更新时间：2022-11-17

- 大补元煎联合运动通过调控PI3K/Akt/GSK-3β信号通路改善AD大鼠学习记忆能力
- Da Buyuanjian Combined with Exercise Improves Learning Memory of AD Rats by Modulating PI3K/Akt/GSK-3β Signaling Pathway
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第20期页码：1-7
- 作者机构：
  
  1.湖北中医药大学基础医学院，武汉 430065
  2.武汉体育学院健康科学学院，武汉 430079
  3.湖北中医药大学老年医学研究所，武汉 430065
  4.湖北中医药大学体育健康学院，武汉 430065
- 作者简介：
  
  江曦，硕士，从事中医基础理论研究，E-mail：925838167@qq.com
  邵玉萍，教授，从事老年病防治与传统运动养生研究，Tel：027-68891256，E-mail：1146042812@qq.com
- 基金信息：
  
  国家科学技术部重点研发计划“中医药现代化”重点专项(2018YFC1705603)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221501
  中图分类号： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- 收稿日期：2022-02-27，
  
  网络出版日期：2022-07-20，
  
  纸质出版日期：2022-10-20
- 稿件说明：
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江曦,孙傲,张毅洁等.大补元煎联合运动通过调控PI3K/Akt/GSK-3β信号通路改善AD大鼠学习记忆能力[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(20):1-7.

JIANG Xi,SUN Ao,ZHANG Yijie,et al.Da Buyuanjian Combined with Exercise Improves Learning Memory of AD Rats by Modulating PI3K/Akt/GSK-3β Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(20):1-7.
江曦,孙傲,张毅洁等.大补元煎联合运动通过调控PI3K/Akt/GSK-3β信号通路改善AD大鼠学习记忆能力[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(20):1-7. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221501.

JIANG Xi,SUN Ao,ZHANG Yijie,et al.Da Buyuanjian Combined with Exercise Improves Learning Memory of AD Rats by Modulating PI3K/Akt/GSK-3β Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(20):1-7. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221501.

摘要

目的

研究大补元煎灌胃联合4周的跑台运动对阿尔茨海默病（AD）大鼠磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/糖原合成酶激酶-3

（GSK-3

）信号通路及相关细胞凋亡蛋白的调节作用，探讨其改善AD大鼠认知功能的作用机制。

方法

将50只雄性SD大鼠随机均分为假手术组（Sham组）、运动组（EX组）、模型组（AD组）、大补元煎组（TCM组）、运动+大补元煎组（EX+TCM组），每组10只。采用海马区注射

淀粉样蛋白25-35（A

25-35

）寡聚体溶液建立AD大鼠模型，EX组进行6 d/周的跑台训练。TCM组予大补元煎水煎液灌胃（5.36 g∙kg

-1

），EX+TCM组在跑台训练同时进行大补元煎水煎液灌胃，Sham组、AD组及EX组给予等容纯水灌胃。Morris水迷宫评价大鼠的学习记忆，苏木素-伊红（HE）染色观察大鼠海马神经元的形态变化，透射电镜观察海马神经元超微结构的改变，蛋白免疫印迹法（Western blot）检测大鼠海马中蛋白激酶B（Akt）、磷酸化（p）-Akt、GSK-3

、p-GSK-3

、

-连环蛋白（

-catenin）、B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）、Bcl-2相关X蛋白（Bax）、剪切的胱天蛋白酶-3（cleaved Caspase-3）蛋白表达水平。

结果

与Sham组比较，AD组大鼠逃避潜伏期和游泳总路程显著增加，目标象限停留时间显著减少（

0.01），海马锥体细胞排列疏松紊乱，密度降低；海马超微结构出现髓鞘样改变，线粒体肿胀模糊；Bcl-2、p-Akt、p-GSK-3

的水平显著降低、

-catenin表达明显下降（

0.05，

0.01）、cleaved Caspase-3表达明显上调（

0.05）。与AD组比较，EX组、TCM组、EX+TCM组大鼠逃避潜伏期和游泳路程明显减少，目标象限停留时间明显增加（

0.05，

0.01）；锥体细胞排列规律，细胞数量增加，透射电镜下可见髓鞘样改变减轻，线粒体肿胀改善；Bcl-2、p-Akt、p-GSK-3

表达升高，cleaved Caspase-3表达水平明显降低（

0.05，

0.01），且EX+TCM组

-catenin水平升高而EX组、TCM组与AD组比较差异无统计学意义。与EX+TCM组比较，EX组与TCM组逃避潜伏期和游泳路程增加（

0.05，

0.01），目标象限停留时间显著减少（

0.01）；锥体细胞排列疏松，电镜下突触完整性下降；Bcl-2、p-Akt、p-GSK-3

、

-catenin的水平明显降低（

0.05，

0.01），cleaved Caspase-3表达明显升高（

0.05）。

结论

有氧运动结合大补元煎可改善AD大鼠认知功能障碍，其机制可能与升高PI3K/Akt/GSK-3

信号通路中的关键蛋白表达有关，且联合使用优于运动或药物单独使用。

Abstract

Objective

To investigate the effects of 4 weeks of aerobic exercise combined with traditional Chinese medicine （TCM） on the regulation of phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt）/glycogen synthase kinase-3

（GSK-3

） signaling pathway and related apoptotic proteins in AD rats， and to explore its mechanism of action in improving cognitive function of AD rats.

Method

Fifty male SD rats were randomly divided into Sham group， exercise （EX） group， Alzheimer's disease （AD） group （model）， TCM group （Dabuyuan Jian）， and EX+TCM group， 10 in each group. A

25-35

oligomer solution was injected into the hippocampal region to establish the AD rat model， and the EX group underwent 6 days/week of running table training. The TCM group was given Dabuyuan Jian （5.36 g∙kg

-1

） by gavage， and the EX+TCM group received running table training combined with intragastric administration of Dabuyuan Jian. An equal volume of purified water was given to the Sham， AD， and EX groups by gavage. The rats' learning memory was evaluated by Morris water maze. The morphological changes and ultrastructural changes of hippocampal neurons were observed by hematoxylin-eosin （HE） staining and transmission electron microscopy， respectively. Western blot was performed to detect the protein expression levels of Akt， p-Akt， GSK-3

， p-GSK-3

，

-catenin， Bcl-2， Bax， and cleaved Caspase-3 in the hippocampus of rats.

Result

Compared with the Sham group， the AD group showed an increase in escape latency and total swimming distance， and a decrease in the residence time in the target quadrant （

0.01）， with loose and disorganized arrangement of hippocampal pyramidal cells， a decrease in density， myelin-like changes in hippocampal ultrastructure， and a blurring of mitochondrial swelling. In addition， the expression of Bcl-2， p-Akt， p-GSK-3

and

-catenin was down-regulated （

0.05，

0.01） while the expression of cleaved Caspase-3 was up-regulated （

0.05）. Compared with the conditions in the AD group， the escape latency and swimming distance were reduced in the EX， TCM， and EX+TCM groups， while the residence time in the target quadrant was increased （

0.05，

0.01）， with regularly arranged pyramidal cells， elevated number of cells， and reduced myelin-like changes and improved mitochondrial swelling as seen by transmission electron microscopy. Moreover， the expression of Bcl-2， p-Akt and p-GSK-3

was up-regulated， while the expression of cleaved Caspase-3 was down-regulated（

0.05，

0.01）. The EX+TCM group had increased level of

-catenin while the EX and TCM groups were not statistically significant compared with the AD group. Compared with the EX+TCM group， the EX and TCM groups had increased escape latency and swimming distance and decreased residence time in the target quadrant（

0.05，

0.01）， with loosely arranged pyramidal cells and reduced synaptic integrity under transmission electron microscopy（

0.01）. Furthermore， the levels of Bcl-2， p-Akt， p-GSK-3

and

-catenin were lowered （

0.05，

0.01）while the level of cleaved Caspase-3 was elevated（

0.05）.

Conclusion

Aerobic exercise combined with Dabuyuan Jian could improve the cognitive dysfunction of AD rats， and the mechanism might be related to the elevated expression of key proteins in the PI3K/Akt/GSK-3

signaling pathway. The combined use was better than the use of exercise or drugs alone.

关键词

Keywords

references

No authors listed . 2021 Alzheimer's disease facts and figures ［J］. Alzheimers Dement ， 2021 ， 17 （ 3 ）： 327 - 406 .

运会喜 . 阿尔茨海默病治疗药物研究进展［J］. 中国老年学杂志， 2017 ， 37 （ 24 ）： 6269 - 6272 .

ZENG Q ， LONG Z ， FENG M ， et al . Valproic acid stimulates hippocampal neurogenesis via activating the Wnt/ β -catenin signaling pathway in the APP/PS1/Nestin-GFP triple transgenic mouse model of Alzheimer's disease ［J］. Front Aging Neurosci ， 2019 ， 11 ： 62 .

雷筱菁，第五永长，屈夏夏，等 . 补益脾胃元气方药对SAMP8小鼠海马突触活性带蛋白cplx1/2及stx1表达的影响［J］. 中华中医药杂志， 2020 ， 35 （ 11 ）： 5811 - 5815 .

何丽玲，龙清华，胡慧，等 . 大补元煎通过上调BDNF/TrkB/CREB信号通路改善APP/PS1双转基因痴呆小鼠海马突触可塑性［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 21 ）： 1 - 7 .

何丽玲，龙清华，胡慧，等 . 基于Wnt/ β -catenin信号通路探讨大补元煎促进APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠海马神经发生的作用机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 7 ）： 8 - 14 .

ALKADHI K A ， DAO A T . Effect of exercise and A β protein infusion on long-term memory-related signaling molecules in hippocampal areas ［J］. Mol Neurobiol ， 2019 ， 56 （ 7 ）： 4980 - 4987 .

SALMINEN A ， KAARNIRANTA K ， KAUPPINEN A . Insulin/IGF-1 signaling promotes immunosuppression via the STAT3 pathway： Impact on the aging process and age-related diseases ［J］. Inflamm Res ， 2021 ， 70 （ 10/12 ）： 1043 - 1061 .

黄美艳，徐荣芝，蔡秀江 . 大补元煎临床应用研究进展［J］. 实用中医药杂志， 2020 ， 36 （ 3 ）： 401 - 403 .

于方，拓西平，吕建勇 . 侧脑室注射 β -淀粉样蛋白制作阿尔茨海默病样大鼠模型［J］. 实用老年医学， 2010 ， 24 （ 6 ）： 475 - 478 .

BEDFORD T G ， TIPTON C M ， WILSON N C ， et al . Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures ［J］. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol ， 1979 ， 47 （ 6 ）： 1278 - 1283 .

肖斌，任鹏，李明月，等 . 海马齿状回的内质网应激参与AD模型大鼠空间学习记忆损伤的机制［J］. 中国病理生理杂志， 2021 ， 37 （ 7 ）： 1163 - 1170 .

DE SOUSA R ， RODRIGUES C M ， MENDES B F ， et al . Physical exercise protocols in animal models of Alzheimer's disease： A systematic review ［J］. Metab Brain Dis ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 85 - 95 .

ABOU-EL-NAGA I F . Review： Schistosoma mansoni phosphatidylinositol 3 kinase （PI3K）/Akt/mechanistic target of rapamycin （mTOR） signaling pathway ［J］. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol ， 2021 ， 256 ： 110632 .

SHARIFI-RAD M ， ANIL KUMAR N V ， ZUCCA P ， et al . Lifestyle， oxidative stress， and antioxidants： Back and forth in the pathophysiology of chronic diseases ［J］. Front Physiol ， 2020 ， 11 ： 694 .

罗晓敏，张博宇，丁翼，等 . 二十五味珊瑚丸调控Akt/mTOR/GSK-3 β 信号通路改善阿尔茨海默病小鼠的作用机制［J］. 中国中药杂志， 2022 ， 47 （ 8 ）： 2074 - 2081 .

许蓬娟，蔡青，谭俊珍，等 . Wnt/ β -catenin信号通路在阿尔茨海默病神经元变性中的研究进展［J］. 重庆医科大学学报， 2019 ， 44 （ 4 ）： 419 - 423 .

VALLÉE A ， VALLÉE J N ， LECARPENTIER Y . Lithium and atypical antipsychotics： The possible WNT/ β pathway target in glaucoma ［J］. Biomedicines ， 2021 ， 9 （ 5 ）

SCALI C ， CARACI F ， GIANFRIDDO M ， et al . Inhibition of Wnt signaling， modulation of Tau phosphorylation and induction of neuronal cell death by DKK1 ［J］. Neurobiol Dis ， 2006 ， 24 （ 2 ）： 254 - 265 .

KANG E B ， CHO J Y . Effect of treadmill exercise on PI3K/Akt/mTOR， autophagy， and Tau hyperphosphorylation in the cerebral cortex of NSE/htau23 transgenic mice ［J］. J Exerc Nutrition Biochem ， 2015 ， 19 （ 3 ）： 199 - 209 .

BAYOD S ， DEL VALLE J ， CANUDAS A M ， et al . Long-term treadmill exercise induces neuroprotective molecular changes in rat brain ［J］. J Appl Physiol （1985）， 2011 ， 111 （ 5 ）： 1380 - 1390 .

张耀尹 . 益气健脾法改善脾气虚证认知障碍大鼠炎症和过氧化损伤的实验研究［D］. 沈阳：辽宁中医药大学， 2020 .

石和元 . 中医元气理论与培元固本法治疗老年性痴呆作用的研究［D］. 武汉：湖北中医药大学， 2014 .

屈夏夏，第五永长，雷筱菁，等 . 补益脾胃元气方药对SAMP8小鼠学习记忆及海马区PKA/ERK/p-CREB信号通路的影响［J］. 中草药， 2019 ， 50 （ 14 ）： 3389 - 3395 .

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DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221501

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