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

余虹霓; 孙梦捷; 王凤丽; 康盛华; 韩广卉; 李东岳; 甄伟哲; 马涛

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230606

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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

地黄饮子防治阿尔茨海默病机制研究专题 | 更新时间：2023-05-17

- 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
- Mechanism of Dihuang Yinzi in Improving Astrocyte Injury and Glycolysis in AD Mice via PI3K/Akt Pathway
- 中国实验方剂学杂志 2023年29卷第8期页码：10-18
- 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：
  
  余虹霓，在读硕士，从事神经退行性疾病的发病机制及中药干预研究，Tel：010-67689634，E-mail：y1135883702@163.com
  马涛，博士，副研究员，从事神经退行性疾病发病机制及中药干预研究，Tel：010-67689634，E-mail：matao327@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(81973786;81673929)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230606
  中图分类号： R2-0;R22;R285.5;R289;R33
- 收稿日期：2022-12-06，
  
  网络出版日期：2023-02-16，
  
  纸质出版日期：2023-04-20
- 稿件说明：
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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

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