ApoE4通过上调GSK-3β加剧2型糖尿病小鼠阿尔茨海默样病理及认知功能障碍的机制研究

本研究揭示了ApoE4（载脂蛋白E ε4等位基因）通过上调糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）活性，加剧2型糖尿病（T2DM）小鼠的tau蛋白过度磷酸化、神经炎症及突触损伤，导致认知功能下降。团队利用人源化ApoE3/4基因敲入小鼠构建T2DM模型，发现特异性抑制剂9-ING-41可有效改善上述病理表型，为T2DM合并AD高风险人群提供了潜在治疗靶点。

　　

1 引言

阿尔茨海默病（AD）是老年痴呆的主要病因，其病理特征包括tau蛋白异常磷酸化形成的神经原纤维缠结（NFTs）和β淀粉样蛋白（Aβ）沉积。散发性AD（SAD）占病例95%以上，ApoE4是其最强遗传风险因子，携带者患病风险增加3-12倍。2型糖尿病（T2DM）患者AD发病率升高1.5-3倍，两者共享胰岛素抵抗、糖代谢紊乱等病理机制。前期临床研究发现，T2DM患者中ApoE4携带者血小板GSK-3β活性显著升高，且认知损伤更严重，但具体机制未明。

2 材料与方法

研究采用Jackson实验室提供的人源化ApoEε3/ε3和ApoEε4/ε4基因敲入小鼠，通过高脂饮食（HFD）联合链脲佐菌素（STZ）腹腔注射构建T2DM模型。实验组分为：ApoE3正常饮食（E3）、ApoE3-T2DM（E3-T2）、ApoE4（E4）、ApoE4-T2DM（E4-T2）。通过Western blot检测海马组织GSK-3β及其磷酸化水平（pGSK-3β-Tyr²¹⁶/Ser⁹）、tau蛋白磷酸化位点（pS¹⁹⁹/pS³⁹⁶/pS⁴⁰⁴），免疫荧光观察小胶质细胞（Iba1⁺）和星形胶质细胞（GFAP⁺）活化，高尔基染色分析树突棘密度，并采用新物体识别（NOR）、物体位置识别（OPR）及Morris水迷宫（MWM）评估认知功能。

3 结果

3.1 模型验证

E4-T2DM小鼠出现典型糖尿病特征：空腹血糖>11.1 mmol/L，血清甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL）显著升高，肝脏脂质沉积加重。

3.2 病理表型

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  tau病理：E4-T2组海马区AT8（pS²⁰²/pT²⁰⁵）阳性面积较E3-T2组增加2.3倍，总tau及多个磷酸化位点表达上调。

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  神经炎症：E4-T2组CA1区Iba1⁺和GFAP⁺细胞数较E3组增加1.8倍，炎症因子TNF-α、IL-6表达升高。

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  突触损伤：突触蛋白Syn-1、SYP水平下降，DG区树突棘密度减少40%。

3.3 分子机制

E4-T2组海马pAKT-Ser⁴⁷³降低62%，pGSK-3β-Tyr²¹⁶增加2.1倍，提示胰岛素信号通路受损伴随GSK-3β过度激活。

3.4 干预效果

GSK-3β抑制剂9-ING-41（20 mg/kg，腹腔注射4周）使E4-T2组：

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  tau磷酸化水平降低35%-50%

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  小胶质细胞活化减少55%

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  NOR识别指数提升1.4倍

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  MWM平台穿越次数增加2倍

4 讨论

本研究首次阐明ApoE4通过破坏脑内胰岛素/PI3K-AKT通路，上调GSK-3β活性，进而驱动tau病理、神经炎症和突触损伤的级联反应。值得注意的是，9-ING-41虽未显著改变AKT磷酸化，但直接抑制GSK-3β活性，提示其可能通过非经典通路发挥作用。临床转化方面，针对ApoE4-T2DM人群的早期GSK-3β抑制策略，或可阻断从代谢紊乱到神经退行的恶性循环。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容，专业术语均保留英文缩写及符号规范）