达格列净可改善大鼠中顺铂引起的认知障碍：miRNA-21/p-ERK/p-38 MAPK信号通路与wnt/β-连环蛋白信号通路之间的相互作用

《NeuroToxicology》：Dapagliflozin ameliorates cisplatin-induced cognitive impairments in rats: Cross-talk between miRNA-21/p-ERK/p-38 MAPK and wnt/β-catenin signaling pathways

本研究评估达格列净（DAPA）对顺铂诱导的大鼠认知障碍的保护作用，通过行为测试、氧化应激及炎症通路分析，发现DAPA改善认知功能，抑制miRNA-21/p-ERK/p-38 MAPK通路，上调Wnt/β-catenin信号，减少凋亡，促进神经发生，为临床应用提供依据。

　　

Abeer M. Shaheen | Rabab H. Sayed | Gouda K. Helal | Mohammed F. El-Yamany | Mohammed I. Fahmy

药理学与毒理学系，赫利奥波利斯大学药学院，11785，开罗，埃及

摘要

Cisplatin是一种众所周知、效力强大且高效的抗癌药物，常用于治疗多种恶性肿瘤；然而，它与一种称为“chemobrain”的现象有关。Chemobrain是由于脑组织中的炎症、细胞凋亡和氧化应激导致的记忆、学习能力和认知功能严重受损，这会对癌症幸存者的生活质量产生负面影响。Dapagliflozin（DAPA）是一种钠-葡萄糖转运蛋白2抑制剂，在多项临床前研究中显示出显著的神经保护作用；然而，它尚未在chemobrain模型中进行过研究。本研究旨在评估DAPA在缓解cisplatin引起的认知障碍方面的潜在神经保护作用及其可能的机制。40只雄性Wistar白化大鼠被分为四组，并分别接受以下处理：对照组、DAPA组（1 mg/kg/天，口服）、cisplatin组（5 mg/kg/周，腹腔注射）以及cisplatin + DAPA组。结果表明，DAPA治疗可以改善cisplatin引起的认知功能障碍，这通过行为测试（如新物体识别、Morris水迷宫和Y迷宫测试）得到证实。此外，DAPA还减轻了氧化应激、炎症和细胞凋亡过程。DAPA还下调了miRNA-2、细胞外调节激酶（p-ERK）和p-38丝裂原活化蛋白激酶（p-38 MAPK）的表达。同时，DAPA通过促进wingless相关整合位点（Wnt）和β-连环蛋白的表达来恢复神经发生和神经元存活，并降低了糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）的水平。总之，我们的研究结果表明，DAPA可能对cisplatin引起的认知障碍具有有希望的神经保护作用。

引言

癌症是人类历史上发现的最具破坏性的疾病之一。多年来，抗癌药物的进步显著提高了癌症患者的生存率（Miller等人，2022年）。Cisplatin是最常用且最有效的抗癌药物之一，用于治疗乳腺、睾丸、骨骼和肺部等多种恶性肿瘤（Cetinkaya-Fisgin等人，2020年）。然而，由于其常见的不良反应（包括肾毒性、肝毒性和神经毒性），cisplatin的广泛应用受到了限制，这些不良反应显著影响了患者的生活质量（Bobylev等人，2018年；Santos等人，2020年）。其中最严重的毒性效应之一是cisplatin引起的认知障碍，即chemobrain，它会严重损害癌症幸存者的记忆和认知能力（Ongnok等人，2020年）。Chemobrain的特征包括工作记忆缺陷、智力功能下降、注意力不集中和信息处理能力受损（Mounier等人，2020年）。Chemobrain的诱导与多种机制有关，包括氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍和细胞凋亡，这些因素导致了多种形态学变化和认知障碍（Attia等人，2021年；Ren等人，2019年）。

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）在神经毒性的多个方面起着关键作用。MAPK通路包括多种信号蛋白，如细胞外调节激酶（ERK）和p-38 MAPK。ERK/MAPK级联反应调控细胞增殖、分化、迁移和死亡（Lavoie等人，2020年；Salama等人，2023年）。此外，p-38的激活具有促凋亡和促炎作用，在氧化应激下会加剧这种作用，从而引发神经元死亡，因为其激活会释放炎症和凋亡相关蛋白（Choi等人，2004年；Han等人，2015年）。在神经元细胞中，氧化应激是由于谷胱甘肽（GSH）的耗竭引起的，这会显著刺激ERK1/2的活性，进而导致神经元细胞恶化（Ho等人，2008年）。这种激活最终导致神经炎症和细胞凋亡，进而引起海马体损伤和记忆障碍。近年来，microRNA（miRNA）介导的基因调控机制受到了广泛关注（Zhang等人，2020年）。miRNA-21通过抑制ERK1/2和p-38 MAPK的活性来调节多种细胞功能（Gao等人，2019年；Mei等人，2013年）。因此，抑制miRNA-21可以抑制参与认知障碍的ERK1/2和p-38 MAPK通路。

Dapagliflozin（DAPA）是一种钠-葡萄糖共转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，用作口服降糖药，并已被报道具有多种神经保护作用（El-Sahar等人，2020年；Samman等人，2023年）。DAPA能够抑制脑部细胞凋亡、活性氧（ROS）的生成和神经炎症，从而改善认知功能（Sa-nguanmoo等人，2017年）。研究表明，DAPA可以上调wingless相关整合位点（Wnt）/β-连环蛋白（β-catenin）通路，这有助于调节认知功能、神经元可塑性和血脑屏障（BBB）的完整性（El-Safty等人，2022年）。值得注意的是，DAPA对ERK和p-38 MAPK的抑制作用是其在缓解糖尿病心肌病和心脏重塑中发挥保护作用的部分机制（Lin等人，2022年；Shi等人，2019年）。因此，本研究旨在通过下调ERK/p-38 MAPK通路和上调wnt/β-连环蛋白通路来评估DAPA在cisplatin引起的认知障碍中的潜在神经保护作用，并进一步探讨miRNA-21表达在此保护作用中的作用。

实验动物

本研究中使用了成年雄性Wistar白化大鼠（体重180-200克），这些大鼠来自开罗大学药学院的动物房。实验开始前，大鼠进行了为期两周的适应期，期间可以自由摄取标准食物和饮水。它们被置于受控且标准化的实验条件下：温度恒定为25°C ± 2°C，光照/黑暗周期为12小时/天，湿度为60% ± 10%。

DAPA在NOR测试中改善了cisplatin处理大鼠的行为障碍

NOR测试结果显示，与正常大鼠相比，cisplatin处理的大鼠的辨别能力和偏好指数分别降低了111%和35.9%。而预先给予DAPA处理的大鼠，其辨别能力和偏好指数分别增加了709.8%和41%（见图2）。

DAPA在MWM测试中改善了cisplatin处理大鼠的长期记忆

在MWM测试中，cisplatin处理组的大鼠在任务完成所需的时间显著延长。

讨论

本研究探讨了DAPA在缓解成年大鼠cisplatin引起的认知障碍方面的神经保护作用（见图10）。DAPA通过以下方式展示了其神经保护作用：I）改善行为和认知异常；II）恢复海马体的组织病理学改变；III）抑制miRNA-21/p-ERK1/2/p-38MAPK/NF-κB通路；IV）减少海马体的炎症、氧化应激和细胞凋亡标志物；V）调节wnt/β-连环蛋白/p-GSK-3β/p-CREB通路。

未引用的参考文献

(Gui等人，2024年；Jurcovicova等人，2014年；Mei等人，2024年；Oerter等人，2019年；Pi?tkowska-Chmiel等人，2023年；Yamazaki等人，2016年)

资助

本研究未获得任何公共部门、商业机构或非营利组织的特定资助。

CRediT作者贡献声明

Rabab H. Sayed：资源提供、方法学设计、数据管理、概念构建。 Gouda K. Helal：资源提供、项目管理、实验实施。 Mohammed F. El-Yamany：资源提供、实验实施、数据分析、概念构建。 Abeer M. Shaheen：撰写初稿、软件使用、项目管理、方法学设计、概念构建。 Fahmy Mohamed I.：撰写修订稿、软件使用、方法学设计、实验实施、概念构建。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢开罗大学兽医学院病理学讲师Mohamed Refaat博士在组织病理学检查方面给予的帮助。