瑞特鲁肽对链脲佐菌素诱导的雄性糖尿病大鼠学习与记忆的影响

《Behavioural Brain Research》：Effects of Retatrutide on Learning and Memory in Streptozotocin-Induced Male Diabetic Rats

　　乌利亚·凯斯金|埃斯莱姆·阿尔廷|梅尔坎·卡甘·卡拉|布拉克·特金|克丽梅·努尔·恰基尔乔班|菲克里耶·亚塞明·奥扎蒂克|内齐哈·塞内姆·阿里|艾塞·科贾克·塞兹金|埃姆雷·贡戈尔
屈塔希亚健康科学大学，医学院，药理学系

摘要
糖尿病与认知功能受损及神经退行性变化相关，这部分是由于高血糖引发的神经炎症以及神经元信号传导紊乱所致。三重GIP/GLP-1/胰高血糖素受体激动剂Retatrutide具有显著的代谢调节作用，但其对糖尿病相关认知功能障碍的影响尚不明确。本研究旨在探讨Retatrutide能否减轻链脲佐菌素诱导的胰岛素缺乏型糖尿病大鼠模型中的学习与记忆功能障碍。

雄性斯普拉格-道利大鼠被分为四组：对照组（C）、链脲佐菌素诱导的糖尿病组（STZ）、接受Retatrutid治疗的糖尿病组（STZR）以及单独使用Retatrutide组（R）。通过链脲佐菌素诱发糖尿病，进而利用莫里斯水迷宫实验和被动回避实验评估空间学习与记忆能力。同时监测代谢指标，并通过生化、分子及组织学方法检测海马区细胞因子水平（IL-1β、TNF-α）、BDNF、CREB和AKT mRNA表达、Tau蛋白水平以及大脑皮层和海马区的组织结构变化。

链脲佐菌素诱导的糖尿病会导致持续高血糖、体重显著下降以及行为功能异常，表现为莫里斯水迷宫中逃避反应时间延长，以及选择性短期被动回避能力下降。Retatrutide虽能降低血糖水平，但无法阻止与糖尿病相关的体重下降。在行为测试中，接受Retatrutid治疗的糖尿病大鼠在莫里斯水迷宫测试中的表现优于未治疗组，且其短期回避缺陷仅在特定任务中有所缓解，并未在所有记忆测试中完全恢复正常。这些改善伴随着海马区TNF-α水平的显著下降，IL-1β水平呈下降趋势，同时大脑皮层和海马区的细胞结构也得到部分保留。单独使用Retatrutide并未进一步提升行为表现，不过在非糖尿病组的Retatrutid处理组中，BDNF和CREB mRNA表达有所增加。

这些研究结果表明，Retatrutide可部分缓解链脲佐菌素诱导的雄性大鼠的行为功能异常及神经炎症反应。其作用机制可能不仅限于血糖控制，尽管本研究中尚未证实Retatrutid能直接作用于中枢神经系统。未来需要在胰岛素抵抗及2型糖尿病相关模型中进行更多研究，以阐明其作用机制及临床应用价值。

引言
糖尿病是一种慢性代谢性疾病，其特征为持续性高血糖，会损害多个器官系统并引发多种并发症[1]，已成为全球性的重大公共卫生问题。一项涵盖1108名受试者的大规模荟萃分析显示，截至2022年，全球约有8.28亿成年人患有糖尿病，这一患病率在近几十年来呈急剧上升趋势[2]。

1型糖尿病以自身免疫性破坏胰腺β细胞及绝对胰岛素缺乏为特征，也会带来严重的认知负担[3]。临床研究表明，1型糖尿病患者存在轻度至中度的认知功能障碍，主要体现在注意力、视觉空间/执行功能、处理速度及语言能力方面，其严重程度与疾病持续时间、血糖控制状况以及视网膜病变、神经病变等微血管并发症的存在密切相关[3][4]。胰岛素缺乏不仅会扰乱外周组织的葡萄糖稳态，还会影响中枢神经系统的胰岛素信号传导，而这种信号传导对于突触可塑性、神经元存活及神经递质调控至关重要[4]。1型糖尿病中的慢性高血糖会通过小胶质细胞活化及促炎细胞因子的释放（如IL-6、TNF-α）引发持续性神经炎症，从而与2型糖尿病相关的认知功能障碍存在相似的病理机制[4]。

尽管链脲佐菌素诱导的糖尿病模型在表型上与1型糖尿病相似，但本研究的重点在于高血糖引发的继发性病理变化。因此，我们探讨了Retatrutide是否能够调节与2型糖尿病相关的慢性高血糖的下游效应。2型糖尿病会导致包括大脑和神经系统在内的多个器官功能紊乱，认知功能受损——尤其是学习与记忆方面的问题——是常见的神经系统并发症。研究表明，与非糖尿病患者相比，糖尿病患者的阿尔茨海默病、血管性痴呆及其他神经心理疾病的发病风险高出50%[5]。此外，与认知功能下降相关的现象不仅出现在老年人中，青少年也不例外[1]。在此背景下，针对糖尿病前期及糖尿病青少年的认知功能障碍开发治疗策略具有重要意义。

胰高血糖素样肽-1受体激动剂，又称肠促胰岛素类似物，被广泛用于2型糖尿病及肥胖症的治疗[6][7]。葡萄糖依赖性胰岛素分泌多肽则是另一种能够调节胰岛素和胰高血糖素分泌的肠促胰岛素激素。临床前研究显示，同时激活三种受体（GLP-1、GIP和胰高血糖素受体）的三重受体激动剂比仅激活两种受体的双重激动剂更能显著减轻体重[8]，因此这类药物有望得到更广泛的应用。Retatrutide是一种新型的三重激素激动剂，能够同时激活GIP、GLP-1和胰高血糖素受体。目前，针对人类和动物的体内体外研究正在探索其在治疗肥胖症和糖尿病方面的潜力[8]。

动物实验表明，GLP-1受体激动剂能够穿过血脑屏障并分布到大脑的不同区域。此外，GLP-1在孤束核中可内源性合成。众多临床前研究已证实，GLP-1类似物具有神经保护作用，能够增强神经元存活与修复能力，促进线粒体生成，同时在大脑中发挥抗氧化和抗炎作用[9]。

在1型和2型糖尿病中，促炎细胞因子也在糖尿病相关的认知功能下降过程中起着关键作用[10][11]。由小胶质细胞或血管周围巨噬细胞释放的肿瘤坏死因子-α会激活c-Jun N端激酶及IκBα/NF-κB信号通路，从而放大整个脑组织的神经炎症反应[12]。在糖尿病患者中，循环中的C反应蛋白、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α等炎症标志物水平升高，与较差的认知功能密切相关[13]。同样，与健康对照组相比，轻度认知障碍的老年患者体内IL-1β水平也有所升高[14]。此外，一项涉及1712名糖尿病患者的横断面研究显示，类风湿性关节炎和哮喘等慢性炎症性疾病也是导致糖尿病患者认知功能下降的额外风险因素[15]。

脑源性神经营养因子是一种具有神经保护作用的生长因子，能够支持神经元的增殖、分化及存活[16][17][18][19]。BDNF可与肌动蛋白受体激酶B结合，通过激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B、磷脂酶C-γ以及丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶等重要的细胞内信号通路，促进神经元存活与可塑性形成[20][21]。这些信号传导过程最终会增强cAMP反应元件结合蛋白的活性，从而调控神经元的基因转录。因此，BDNF/TrkB信号通路在神经元存活、记忆形成及抗抑郁作用中发挥着重要作用[22][23]。

链脲佐菌素是一种氨基糖硝基脲化合物，能够选择性地破坏胰腺β细胞，被广泛用于诱导实验性糖尿病模型。本研究中即使用了链脲佐菌素作为致糖尿病物质。为避免术语混淆，在提及该化合物时均使用全称“链脲佐菌素”，而STZ和STZR则仅作为实验组标识使用。本研究中，糖尿病是通过给予60毫克/公斤剂量的链脲佐菌素来诱发的[24][25]。虽然这种胰岛素缺乏型模型在表型上更接近1型糖尿病，但它是一种成熟且被广泛认可的模型，可用于研究糖尿病相关的中枢神经系统改变，尤其是高血糖引发的神经炎症及认知功能受损现象。因此，本研究重点关注糖尿病相关的神经认知变化，而非特定类型的糖尿病模型。本研究旨在评估Retatrutide是否通过其代谢作用之外的途径，对学习与记忆功能产生直接或间接的神经保护效应。

随着糖尿病和肥胖症的发病率不断增加，尤其是在年轻人群中，了解抗糖尿病药物如何影响认知功能显得尤为重要。本研究作为初步的概念验证实验，旨在在一个成熟的药物诱导的糖尿病认知功能障碍大鼠模型中，分析Retatrutide的行为学及海马区分子层面的影响。由于初步验证的性质，本研究仅选取雄性大鼠，以减少与雌性动物发情周期相关的差异，同时保持与以往基于链脲佐菌素的糖尿病认知功能障碍研究的可比性；不过，这种设计无法得出关于性别差异影响的结论。本研究的目的在于在受控的实验条件下提供机制上的临床前证据，而非重现人类糖尿病的全部临床异质性。迄今为止，尚无研究探讨过新型三重GLP-1/GIP/胰高血糖素受体激动剂Retatrutide的认知效应，因此本研究旨在探究该药物对链脲佐菌素诱导的雄性糖尿病大鼠学习与记忆功能的影响。

章节节选
伦理审批
本研究已获得屈塔希亚健康科学大学动物实验伦理委员会批准（批准编号：2024.01.06，批准日期：2024年1月30日）。该项目还得到了该校科学研究项目协调部门的资助。

化学品
Retatrutide购自土耳其伊兹密尔的ALFAGEN实验室用品公司。链脲佐菌素则从经过认证的实验室级供应商处获取。Retatrutide首先溶解在100%的DMSO中制成储备溶液，然后在注射前立即使用。

巴恩斯迷宫实验
在分组之前，所有大鼠都接受了巴恩斯迷宫测试，根据五天基础训练期间的逃避反应时间对大鼠的表现进行排序。随后通过分层随机化方法将大鼠分配到对照组、链脲佐菌素组、Retatrutid治疗组以及单独使用Retatrutide组，确保各组大鼠的表现处于相似水平，从而保证空间学习能力的基线一致性（详见补充表S1）。

体重变化
体重变化百分比是根据第1天的测量数据计算得出的。

讨论
在本研究中，我们在一种胰岛素缺乏、由链脲佐菌素诱导的糖尿病模型中，从生理和行为两个方面评估了Retatrutide对糖尿病大鼠及非糖尿病大鼠的代谢参数及认知功能的影响。研究结果表明，链脲佐菌素诱导的糖尿病会导致明显的代谢紊乱及认知功能受损，而Retatrutid治疗则能部分缓解这些症状。

CRediT作者贡献声明
塞兹金·艾塞·科贾克：研究工作。贡戈尔·埃姆雷：软件操作。乌利亚·凯斯金：撰写原始草稿、结果验证、研究监督、项目管理、方法设计、研究实施、正式数据分析、数据整理、概念构建。阿尔廷·埃斯莱姆：方法设计、研究实施、概念构建。卡拉·梅尔坎·卡甘：文章审阅与编辑、原始草稿撰写、结果可视化、方法设计、研究实施、正式数据分析、数据整理、概念构建。布拉克·特金：研究实施。恰基尔乔班·克丽梅：

利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。