脱落酸能够改善由β-淀粉样蛋白引发的阿尔茨海默病小鼠模型中的认知缺陷，同时这种改善与神经可塑性和神经炎症相关指标的变化有关

《Neuroscience Letters》：Abscisic acid ameliorates cognitive deficits in an amyloid-β-induced mouse model of Alzheimer’s disease associated with alterations in markers of neuroplasticity and neuroinflammation

　　

Fatemeh Shahsavari|Mohammad Amin Rajizadeh|Zeynab Pirmoradi|Mansoureh Sabzalizadeh|Kristi A. Kohlmeier|Monavareh Soti|Mohammad Shabani

伊朗克尔曼医科大学神经科学研究中心，神经药理学研究所

摘要

脱落酸（ABA，C₁₅H₂₀O₄）是一种哺乳动物激素，具有神经保护和抗炎作用。本研究旨在探讨ABA对海马体相关过程的影响：焦虑样行为、抑郁样行为以及认知障碍，同时研究参与神经可塑性和神经炎症的因素在阿尔茨海默病（AD）小鼠模型中的作用。在雄性小鼠脑室内注射Aβ_1–42一周后，连续7天以10或15 μg/μl的剂量再次进行脑室内注射ABA。通过新颖物体识别、开放场、高架十字迷宫、尾部悬挂、Morris水迷宫和被动回避测试来评估行为表现。使用实时PCR技术检测脑源性神经营养因子（BDNF）、N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）和核因子-κB（NF-κB）的海马体基因表达水平。ABA治疗显著减轻了由Aβ_1–42引起的焦虑样行为，并改善了空间记忆、回避记忆和识别记忆缺陷，其中15 μg/μl剂量对更多行为领域产生了影响。ABA处理显著上调了海马体中的NMDAR和BDNF表达，并显著抑制了ABA（15 μg/μl）处理组中的NF-κB，这可能在调控这些结构控制的行为中发挥了机制作用。组织学分析显示，ABA干预后海马体CA1区域的神经元退化和核固缩现象有所减轻。总体而言，这些发现表明ABA通过调节神经炎症和相关神经可塑性途径，改善了AD实验小鼠模型中的焦虑相关行为和认知障碍。

引言

阿尔茨海默病（AD）是最常见的与年龄相关的神经退行性疾病，也是痴呆的主要原因。2021年，全球约有5700万人患有痴呆症，预计到2050年这一数字将上升至1.5亿[1]。这种不可逆的疾病逐渐导致患者的记忆和认知能力下降，其特征是出现淀粉样β（Aβ）斑块、神经元纤维缠结（NFTs）和过度磷酸化的tau蛋白。Aβ是一种由淀粉样前体蛋白（APP）经过β-和γ-分泌酶切割形成的纤维肽，对AD的病理生理学过程有重要贡献。Aβ聚集会破坏神经内溶酶体和自噬过程，导致自噬小泡和线粒体损伤[2]。在疾病的晚期阶段，还观察到广泛的神经退化、神经元死亡和脑体积减少，其中海马体是最受影响的区域之一[3]。

许多研究表明神经炎症在AD病理变化的发展中起着关键作用，Aβ斑块附近存在免疫相关蛋白和细胞可能促进了神经退化[4],[5]。核因子-κB（NF-κB）是一种已知的炎症转录因子，会加速神经退化。在机制上，NF-κB通过调节与AD相关的多种分子，在AD发病机制中起重要作用[6]。

血清脑源性神经营养因子（BDNF）的水平也被认为是AD病理学的潜在生物标志物[7],[8]，因为BDNF信号传导的失调与AD的发病机制有关。在AD中，BDNF/TrkB信号传导的减少会导致突触功能障碍和认知障碍。BDNF通常通过增加谷氨酸释放并调节AMPA和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体的表达、运输和活性来增强海马体的兴奋性突触传递[9],[10]。此外，Aβ还会诱导NMDA介导的钙内流、兴奋性毒性以及神经元内的应激相关信号通路，这可能加剧与年龄相关的氧化应激升高、能量代谢紊乱和钙平衡失调[11]。NMDAR的激活，加上过度的钙流和自由基的生成，与突触功能障碍和tau蛋白的磷酸化有关[12]。因此，NMDAR和突触的正常功能对于学习和记忆过程至关重要，而NMDAR和突触功能的异常可能导致AD的病理机制。

脱落酸（ABA）是一种倍半萜植物激素（C₁₅H₂₀O₄；分子量264.32 g/mol；IUPAC名称：(2Z,4E)-5-[(1S)-1-羟基-2,6,6-三甲基环己-2-烯-1-基]-3-甲基戊-2,4-二烯酸），其结构特征是一个含有羟基的环己烯环和一个以羧酸结尾的共轭二烯侧链。虽然主要与植物相关，但在动物组织和细胞中也检测到了ABA，它会在生理和应激刺激下合成和释放。值得注意的是，人体中也存在ABA[13]，并且在猪和小鼠的大脑中观察到的浓度相对较高[14]。临床前研究表明，这种萜类激素具有抗炎、抗氧化和抗凋亡作用[15],[16]。进一步的研究表明，ABA对动物神经系统具有神经保护作用。ABA可以改善学习和记忆障碍[17],[18]、情绪[20],[21]、焦虑样行为[17]、运动障碍[22]和抑郁样行为[18]。

在哺乳动物中，ABA的生物学效应是通过特定的受体依赖性信号通路调节细胞功能和存活的。ABA受体LANCL2的激活会触发Gαi依赖的PI3K/Akt信号通路，从而抑制NF-κB介导的神经炎症反应并促进神经元存活[23]。该通路还增强了CREB依赖的BDNF表达，改善了神经元的葡萄糖代谢，从而发挥强烈的神经保护作用[24]。ABA作为NMDAR拮抗剂，在缺血性脑损伤后阻断这些受体。类似于美金刚，phasic acid非竞争性地抑制谷氨酸受体，这表明phasic acid或其衍生物可能是小鼠大脑中的谷氨酸受体拮抗剂[25]。尽管ABA的效果可能因其药代动力学半衰期较长而持续时间较长，但我们的研究评估周期较短，需要进一步探讨这一方面。

此外，越来越多的证据表明运动功能障碍也可能是AD早期病理变化的显著特征。本研究通过脑室内注射探讨了ABA在Aβ诱导的AD小鼠模型中的保护作用，重点关注行为障碍、神经可塑性和神经炎症。

部分摘录

动物

实验所用雄性瑞士小鼠（25±5克，3-4个月大）来自克尔曼医科大学。小鼠被分组饲养，每笼4只，处于受控条件下（12小时光/暗周期，温度22±2°C），可自由取食和水。所有实验程序均得到了克尔曼神经科学研究中心动物研究伦理委员会的批准（伦理批准代码IR.KMU.AEC.1404.015）。每组小鼠（n=8只）被随机分配到

ABA对AD小鼠在OFT中的运动和焦虑样行为的影响

为了确保观察到的学习和记忆变化不是由于运动障碍引起的，因为行为任务需要完整的运动功能，评估了运动表现。在OFT中，各组在总移动距离（厘米）、运动持续时间（秒）或速度（厘米/秒）方面没有显著差异（图1A-C）。双向方差分析显示，Aβ_1-42的给药显著降低了内区持续时间（组×处理：[F(2,42) = 3.621, p = 0.0354）

讨论

本研究旨在探讨ABA对小鼠模型中Aβ_1–42脑室内注射后的运动、焦虑和抑郁样行为、空间记忆及回避记忆缺陷的影响，该模型模拟了AD的关键病理特征。我们进一步研究了这些效应是否与神经可塑性和炎症反应标志物的调控有关。总体而言，我们的结果表明，Aβ_1–42的给药导致了空间记忆、

重要声明

ABA治疗显著减轻了由Aβ_1–42引起的焦虑样行为，并改善了空间记忆、回避记忆和识别记忆缺陷，其中15 μg/μl剂量对更多行为领域产生了影响，这可能是通过调节神经炎症和相关神经可塑性途径实现的（例如，上调海马体中的NMDA和BDNF以及抑制NF-κB）。

结论

总之，Aβ1-42的给药导致小鼠出现认知缺陷、焦虑样行为和神经炎症。然而，特别是在15 mg/kg的剂量下，ABA部分改善了空间记忆、记忆和焦虑水平。它还显示出恢复BDNF表达和减少炎症标志物的良好趋势。ABA增强了LANCL2–PI3K/Akt通路，有助于减少神经炎症并恢复CREB/BDNF，从而支持突触可塑性。

临床试验编号

不适用。

出版同意

不适用。

数据和材料的可用性

本研究分析的数据集可向相应作者索取。

CRediT作者贡献声明

Fatemeh Shahsavari：撰写——原始草案、软件、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。Mohammad Amin Rajizadeh：方法学、数据管理。Zeynab Pirmoradi：撰写——原始草案、软件、正式分析、数据管理。Mansoureh Sabzalizadeh：撰写——原始草案、方法学、正式分析、数据管理。Kristi A. Kohlmeier：撰写——原始草案、监督、调查。Monavareh Soti：撰写——原始草案、监督

伦理批准和参与同意

所有研究方案均在克尔曼医科大学伦理委员会（IR.KMU.AEC.1404.015）的批准下进行，并按照ARRIVE指南2.0进行了报告。

资助

本研究的资金由克尔曼医科大学提供（授权号403001046）。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的会影响到本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢克尔曼神经科学研究中心提供进行这项研究所需的设施和环境。同时，我们也感谢克尔曼医科大学通过资助计划提供的经济支持。