糖尿病认知功能障碍是糖尿病的严重并发症,是诱发老年性痴呆的危险因素之一。海马是学习记忆的核心结构,研究证实糖尿病导致海马神经元凋亡和突触可塑性降低,两者均与细胞内钙稳态破坏密切相关。瞬时受体电位离子通道(TRPC)在海马神经元表达水平高而且分布广泛,对神经元的存活、突触的形成以及神经细胞的分化、迁移过程中都执行着重要的职能,而且,TRPC通道可直接受高血糖的调节,这些结果都强有力地提示TRPC通道在糖尿病引起的海马神经元损伤中发挥重要作用,因此,本研究将应用大鼠模型,结合电生理学、形态学、行为学等技术观察糖尿病对学习记忆功能的影响,从细胞存活状态、神经元兴奋性和突触可塑性三个方面系统研究TRPC通道在糖尿病海马神经元损伤过程中所扮演的角色,从神经元本身和突触传递两个层面深入揭示TRPC通道发挥作用的细胞和分子机制,为阐明糖尿病认知障碍的机制提供重要的理论基础,为其防治提供重要的药物靶点。
diabetes;learning and memory;hippocampus;apoptosis;ion channel
糖尿病认知功能障碍是糖尿病的严重并发症,是诱发老年性痴呆的危险因素之一。海马是学习记忆的核心结构,研究提示TRPC通道在糖尿病引起的海马神经元损伤中发挥重要作用。在本课题中,我们应用大鼠模型和高糖环境海马神经元体外培养的方法,结合电生理学、形态学、行为学等技术观察糖尿病对学习记忆功能的影响,观察了糖尿病大鼠海马神经元TRPC3通道的表达水平变化与细胞存活状态的关系,分析了海马神经元损伤的分子机制,并施加营养干预进行糖尿病海马神经元损伤的防护研究。结果显示,糖尿病大鼠学习记忆能力降低,海马锥体神经元发生凋亡,神经元树突数量和长度均较对照组降低,神经元兴奋性降低,TRPC3通道表达水平降低,电镜检测显示海马神经元线粒体、内质网、轴突等超微结构改变,突触部位TRPC3表达水平降低。同时,糖尿病大鼠海马神经元发生脂质过氧化和炎性反应,MDA和TNF-α水平均增高,SOD活性下降,AKT磷酸化水平下降,细胞核内NF-κB表达增加,与神经元凋亡发生有关。膳食添加鱼油可在一定程度上缓解糖尿病大鼠氧化应激和炎性反应,改善神经元状态,进一步改善学习记忆功能。体外培养的海马神经元在高糖环境下发生了过氧化损伤,炎性因子分泌增加,神经元存活状态受到影响,突起数量和长度均降低,但是TRPC3通道表达水平表现为增高趋势,提示体内和体外条件存在不同的TRPC3通道下游调控机制,仍需进一步深入研究。研究结果首次系统分析了TRPC3通道在糖尿病海马神经元损伤过程中发挥的作用,揭示了TRPC3通道在神经元存活和维持生理功能中的重要作用,阐明TRPC3通道在糖尿病认知障碍中的功能意义,为糖尿病认知障碍的防治提供重要的药物靶点。