《GeroScience》：Inhibition of soluble epoxide hydrolase rescues cognitive deficits by preserving neurovascular integrity and attenuating glial and neuropathology in diabetic-related dementia
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糖尿病（diabetes mellitus, DM）是促进阿尔茨海默病相关痴呆（Alzheimer's disease-related dementias, ADRD）发生发展的主要危险因素。尽管阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）和
糖尿病（diabetes mellitus, DM）是促进阿尔茨海默病相关痴呆（Alzheimer's disease-related dementias, ADRD）发生发展的主要危险因素。尽管阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）和DM相关ADRD的早期症状之一是脑血流量（cerebral blood flow, CBF）减少，但驱动这种下降的潜在生物学机制仍未完全阐明。全基因组关联研究已将AD/ADRD与编码可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase, sEH）基因中的单核苷酸多态性相关联，研究人员此前报道该酶在AD大鼠模型脑组织中表达上调。研究人员既往研究还证明，使用1-三氟甲氧基苯基-3-(1-丙酰基哌啶-4-基)脲（1-trifluoromethoxyphenyl-3-(1-propionylpiperidin-4-yl) urea, TPPU）慢性抑制sEH，可保留AD和DM-ADRD模型中海马依赖的空间学习与记忆，并改善脑血流动力学。在本研究中，研究人员发现，慢性TPPU治疗（1 mg/kg/day）可降低脑内sEH表达，改善涉及皮层与海马网络的皮层源性非空间识别记忆，并减轻DM-ADRD大鼠的焦虑样行为。TPPU改善了脑灌注，并恢复了受损的胡须刺激诱发功能性充血反应（functional hyperemia），该效应与脑毛细血管中Kir2.1表达增加和神经血管耦合（neurovascular coupling）增强相关。此外，TPPU增加了紧密连接蛋白表达（ZO-1和OCLN），减轻了毛细血管稀疏（capillary rarefaction），并抑制了DM-ADRD大鼠的星形胶质细胞和小胶质细胞活化。在细胞水平上，TPPU减轻了海马神经变性，恢复了突触蛋白（PSD95和SY38）的表达，并降低了DM-ADRD大鼠海马中包括单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、RANTES和巨噬细胞炎症蛋白-1α（MIP-1α）在内的促炎趋化因子水平。总之，TPPU通过减轻脑血管功能障碍、神经炎症和胶质细胞增生，从而维持突触完整性和神经元存活，保护DM-ADRD的认知功能，并代表了一种有前景的DM-ADRD治疗策略。
**研究背景与目的**
糖尿病（diabetes mellitus, DM）是促进阿尔茨海默病相关痴呆（Alzheimer's disease-related dementias, ADRD，指与阿尔茨海默病相关的痴呆谱系疾病）发生的主要危险因素。阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）和DM相关ADRD均以脑血流量（cerebral blood flow, CBF）减少为早期症状，但其驱动机制尚未阐明。脑低灌注涉及血管系统和类淋巴系统功能障碍：血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）和周细胞的肌源性反应受损使CBF自主调节失灵；神经血管耦合（neurovascular coupling，神经活动引发局部血流增加的过程）丧失导致功能充血不足；血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）紧密连接（tight junctions, TJs）破坏引起微血管渗漏；内皮功能障碍促进趋化因子释放和白细胞堵塞毛细血管；类淋巴引流受损与星形胶质细胞活化及水通道蛋白-4（aquaporin-4, AQP4）通道错位相关，削弱毒性代谢物清除。全基因组关联研究将AD/ADRD与可溶性环氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase, sEH，一种将环氧脂肪酸代谢为低活性二醇的酶）基因变异相关联，sEH在糖尿病和AD大鼠脑中表达上调。前期研究已证明sEH抑制剂TPPU可改善AD和DM-ADRD模型的海马依赖空间学习记忆和脑血流动力学，但其对非空间记忆、焦虑行为及神经血管单元结构完整性的保护作用尚不清楚。本研究旨在系统评估慢性TPPU治疗对DM-ADRD大鼠认知功能、脑血管功能、神经炎症和神经病理学的保护效应。
**研究概要与意义**
研究人员采用雄性T2DN大鼠（一种自发性2型糖尿病伴进行性脑血管和认知功能障碍的DM-ADRD模型）和同龄非糖尿病Sprague-Dawley（SD）对照大鼠，自15月龄起经饮水给予TPPU（1 mg/kg/day）或溶媒（1% PEG-400）9周。结果显示：TPPU降低脑内sEH蛋白水平，改善涉及皮层和海马网络的非空间识别记忆，减轻焦虑样行为；恢复脑灌注和胡须刺激诱发功能充血，上调毛细血管Kir2.1并恢复逆行电信号；恢复ZO-1和OCLN紧密连接蛋白，防止压力突破性高灌注和毛细血管稀疏；抑制星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba1）活化；减轻海马CA1/CA3神经元丢失，恢复PSD95和突触素（SY38）突触蛋白；选择性降低MCP-1、RANTES和MIP-1α趋化因子而不改变基础细胞因子水平。这表明即使在持续高血糖下，sEH抑制仍能通过稳定神经血管单元、抑制胶质炎症、维持突触完整性和神经元存活来保护认知功能，为DM-ADRD提供了有前景的治疗策略。
**主要技术方法**
研究采用三个独立顺序队列完成全部终点检测。行为学评估包括新物体识别（novel object recognition, NOR）测试和旷场测试；离体压力肌动图检测大脑中动脉（middle cerebral artery, MCA）和穿透小动脉（parenchymal arteriole, PA）的肌源性张力与内径；离体加压毛细血管-实质小动脉（capillary-parenchymal arteriole, CaPA）制备结合Kir2.1阻滞剂ML133评估氯化钾诱导的逆行舒张；激光散斑对比成像（laser speckle contrast imaging, LSCI）评估静息脑灌注、胡须刺激功能充血及不同平均动脉压下的皮层灌注；Western blot检测sEH、ZO-1、OCLN、GFAP、Iba1、PSD95、SY38等蛋白；免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）评估神经元计数、毛细血管密度和Kir2.1/胶原IV共定位；多重ELISA检测海马细胞因子和趋化因子。数据经单因素或双因素方差分析（ANOVA）及适当事后检验进行统计。
**研究结果**
1. **慢性TPPU治疗减弱DM-ADRD大鼠脑内sEH蛋白上调**：Western blot显示DM大鼠sEH表达为对照的1.63倍，TPPU治疗后降至1.14倍，与对照组无显著差异。
2. **慢性TPPU治疗改善DM-ADRD大鼠认知表现**：NOR测试中DM大鼠识别指数（0.34 vs 0.61）和判别指数（-0.32 vs 0.21）显著低于对照，TPPU分别提高至0.53和0.05。
3. **慢性TPPU治疗轻微减轻焦虑样行为而不改变运动活性**：旷场测试中DM大鼠总移动距离显著降低、休息时间增加，TPPU无显著改善；但TPPU处理大鼠更频繁进入旷场中心区域，提示焦虑样行为减轻。
4. **慢性TPPU治疗正常化脑血管压力依赖性肌源性反应**：离体压力肌动图显示DM大鼠MCA在140–180 mmHg收缩受损、PA在整个压力范围肌源性反应异常；TPPU恢复了MCA和PA的肌源性张力，并防止了120 mmHg处自主调节突破。
5. **慢性TPPU治疗恢复神经血管耦合与毛细血管-小动脉逆行信号**：LSCI显示TPPU将基线脑灌注（93.0%→98.9%）和胡须刺激功能充血峰值（5.9%→30.1%）恢复至对照水平；CaPA制备中10 mM KCl诱发的上游PA逆行舒张（12.8%→23.1%）恢复；ML133阻断反应和Kir2.1/胶原IV共定位（1.92→2.64×10
4 a.u.）证实了功能性Kir2.1通道恢复。
6. **慢性TPPU治疗通过恢复紧密连接蛋白防止血脑屏障破坏**：DM大鼠在160 mmHg时出现皮层高灌注"热点"，TPPU稳定了灌注谱；ZO-1（0.47倍）和OCLN（0.50倍）表达显著降低，TPPU恢复至1.13和0.89倍。
7. **慢性TPPU治疗通过恢复毛细血管密度防止微血管稀疏**：番茄凝集素染色显示DM大鼠CA1、CA3、齿状回（DG）和皮层（CTX）毛细血管密度（2.66%–3.48%）显著低于对照（5.15%–7.34%），TPPU恢复至5.54%–6.94%。
8. **慢性TPPU治疗减弱胶质细胞活化**：DM大鼠海马GFAP（2.11倍）和Iba1（1.38倍）表达升高，TPPU降至0.55和0.95倍；CA1和CA3区域活化星形胶质细胞和小胶质细胞计数均显著减少。
9. **慢性TPPU治疗保留神经元存活和突触蛋白表达**：Neurotrace染色显示TPPU使CA1神经元数由96.13恢复至104.13、CA3由85.44恢复至94.79；PSD95（0.42→0.71倍）和SY38（0.74→0.97倍）表达亦恢复。
10. **慢性TPPU治疗选择性调节脑趋化因子而不改变基础促炎细胞因子**：多重ELISA显示TNFα、IL-6、IFNγ、IL-1α、IL-1β在三组间无统计学差异；DM大鼠海马MCP-1（1.29倍）、RANTES（1.40倍）和MIP-1α（1.50倍）升高，TPPU分别降至1.02、0.97和0.81倍。
**讨论与结论**
讨论指出，DM影响全球约14%成年人（超过8.3亿），慢性高血糖、胰岛素抵抗、晚期糖基化终产物蓄积、慢性低度炎症和氧化应激共同驱动脑血管病理。sEH通过将抗炎和血管舒张性的环氧二十碳三烯酸（epoxyeicosatrienoic acids, EETs）等环氧脂肪酸代谢为低活性二醇而加剧微血管功能障碍，形成"神经炎症-毛细血管停滞-突触损伤"的自我强化循环。TPPU的理化性质（分子量359.3 g/mol，log P≈2.5）赋予其良好BBB渗透性，使其在中枢神经系统高效富集并稳定皮层灌注。海马对缺氧和代谢损伤高度敏感，TPPU通过抑制趋化因子驱动的胶质活化，可能同时保护星形胶质细胞足突AQP4极性和类淋巴清除功能。研究局限性包括仅使用雄性动物、未分析皮层或全脑细胞因子谱、未直接测定AQP4定位和类淋巴流量，以及缺乏sEH抑制剂长期给药的安全性数据。
结论部分原文翻译为：总之，这些数据表明，TPPU抑制通过对抗脑血管功能障碍、神经炎症和胶质增生，即使在持续全身性高血糖的情况下也能维持突触完整性和神经元存活，从而保护DM-ADRD的认知功能。靶向sEH代表了一种有前景的治疗策略，可恢复脑血管完整性、稳定免疫稳态并阻止DM-ADRD认知缺陷的进展。
