鼻内给予Apelin-13通过增强Nrf2-HO1通路改善链脲佐菌素诱导的阿尔茨海默病模型中的认知缺陷

Intranasal Administration of Apelin-13 Ameliorates Cognitive Deficit in Streptozotocin-Induced Alzheimer's Disease Model via Enhancement of Nrf2-HO1 Pathways.

作者信息Hai Lu, Ming Chen, Cuiqing Zhu
PMID38790466
期刊Brain Sci
发布时间2024-05-11
DOI10.3390/brainsci14050488

实验完整度

包含行为学测试(水迷宫、Y迷宫)、体外电生理记录(LTP)、生化检测(氧化应激指标)和Western blot验证Nrf2/HO-1通路,并利用抑制剂进行机制验证,证据层级多样。

主要模型

STZ诱导的AD小鼠模型(C57BL/6J小鼠) 海马脑片(用于电生理记录)

重点核对

STZ剂量:3 mg/kg,ICV注射 Apelin-13给药剂量:1 mg/kg和0.2 mg/kg,鼻内给药 多奈哌齐剂量:5 mg/kg/day,口服 Nrf2抑制剂ML385剂量:30 mg/kg,腹腔注射 HO-1抑制剂ZnPP剂量:25 mg/kg,腹腔注射

摘要

背景:发现阿尔茨海默病(AD)的新型诊断方法和疗法面临重大挑战。先前的研究揭示了Apelin-13在神经退行性疾病中的神经保护特性。然而,阐明其在对抗AD相关神经损伤中的疗效机制至关重要。在本研究中,我们旨在探讨Apelin-13在链脲佐菌素(STZ)诱导的AD体内模型中的作用机制。方法:我们利用STZ诱导的AD小鼠神经损伤模型来研究Apelin-13给药的效果。Apelin-13通过鼻内给药,使用标准化行为测试评估认知障碍,主要采用行为评估、组织学分析和生化检测,以评估突触可塑性和氧化应激信号通路。结果:我们的研究结果表明,鼻内给予Apelin-13改善了STZ诱导的AD模型中的认知障碍。此外,我们观察到这种效应可能通过增强突触可塑性和减弱氧化应激信号通路来介导。结论:本研究结果提示,鼻内给予Apelin-13有望成为预防AD等神经退行性疾病的治疗策略。通过改善突触可塑性和减轻氧化应激,Apelin-13可能为AD及相关疾病提供一种新的神经保护方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Apelin-13鼻内给药是否通过Nrf2-HO1通路改善STZ诱导的AD模型中的认知缺陷?
核心机制
Apelin-13通过激活Nrf2-HO1信号通路,增强抗氧化能力,减轻氧化应激,并改善突触可塑性,从而改善认知功能。
主要证据
在STZ诱导的AD小鼠模型中,Apelin-13鼻内给药显著改善水迷宫和Y迷宫表现,恢复海马CA1区LTP,提高SOD、GSH-Px、CAT活性并降低MDA水平;Western blot显示Nrf2和HO-1蛋白表达增加;使用ML385和ZnPP抑制Nrf2或HO-1后,Apelin-13的认知改善作用被取消。
研究意义
本研究首次证实鼻内给予Apelin-13可产生有效药效,为AD治疗提供了一种创新的给药方式,并提示靶向Nrf2-HO1通路具有治疗AD的潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立STZ诱导的AD小鼠模型

模拟AD相关的神经损伤和认知缺陷

对C57BL/6J小鼠进行侧脑室注射STZ(3 mg/kg),对照组注射柠檬酸盐缓冲液。

2

Apelin-13鼻内给药及多奈哌齐处理

评估Apelin-13鼻内给药的疗效并设置阳性对照

STZ注射后两天,对小鼠进行鼻内给予Apelin-13(1 mg/kg或0.2 mg/kg)或每日口服多奈哌齐(5 mg/kg/day),持续至行为测试结束。

3

行为学测试评估认知功能

评估Apelin-13对空间学习记忆和工作记忆的影响

利用Morris水迷宫和Y迷宫测试,记录逃避潜伏期、目标象限停留时间、平台穿越次数和自发交替率等指标。

4

体外电生理记录海马LTP

评估Apelin-13对突触可塑性的影响

制备海马脑片,记录CA1区神经元EPSC,使用TBS诱导LTP,比较各组LTP幅度。

5

氧化应激指标检测

评估Apelin-13对氧化应激水平的影响

收集海马组织,检测SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量。

6

Western blot检测信号通路蛋白表达

验证Apelin-13对ERK、Nrf2、HO-1蛋白表达的影响

提取海马组织蛋白,通过Western blot检测p-ERK、ERK、Nrf2和HO-1的表达水平。

7

抑制剂验证机制

验证Nrf2-HO1通路是否介导Apelin-13的认知改善作用

在Apelin-13给药前,腹腔注射ML385(30 mg/kg)或ZnPP(25 mg/kg),再进行行为学测试。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
多奈哌齐Sigma-Aldrich--
ML385Medchem Express--
锌原卟啉IXMedchem Express--
Hamilton注射器Hamilton Companymodel 705
EthoVision软件--Version XT6.1
Anymaze软件--Version 4.99
Axopatch 700BMolecular Devices--
pClamp10.7----
PVDF膜Millipore--
抗Nrf2抗体MedChemExpressYA895
抗HO-1抗体Millipore374087
磷酸化ERK1/2抗体Abcamab278538
ERK抗体Abcamab32537
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgG二抗Signalway AntibodyL3012
ECL Western blot检测试剂Santa Cruz Biotechnology--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠性别、年龄、品系;STZ剂量、注射途径(ICV)及注射量;麻醉方法;立体定位坐标;对照组注射的缓冲液
阅读提示:参见Materials and Methods 2.1和2.4
药物处理
Apelin-13剂量、给药途径(鼻内)、给药体积;多奈哌齐剂量、给药途径(口服);给药时间点(STZ后两天);ML385和ZnPP剂量、给药途径(腹腔)、给药时机(Apelin-13前30分钟)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.2和2.3
行为学测试
水迷宫训练天数、每天试验次数、平台位置、探索试验持续时间;Y迷宫探索时间、视觉线索;每组动物数
阅读提示:参见Materials and Methods 2.5和2.6
电生理记录
脑片厚度、记录电极电阻、LTP诱导方案(TBS参数)、每组记录细胞数
阅读提示:参见Materials and Methods 2.7
氧化应激检测
海马组织处理(匀浆、离心)、检测试剂盒来源、每组样本数
阅读提示:参见Materials and Methods 2.8
Western blot
蛋白提取方法、抗体稀释比例、内参蛋白(未明确说明)、每组样本数
阅读提示:参见Materials and Methods 2.9