瑞替加滨可改善APP/PS1转基因小鼠的认知缺陷，减轻神经病理损伤，并激活AKT/GSK-3β信号通路

《Behavioural Brain Research》：Retigabine alleviates cognitive deficits, decreases neuropathology and activates the AKT/GSK-3β pathway in APP/PS1 transgenic mice

　　

摘要

神经元过度兴奋是阿尔茨海默病发病机制中的关键因素。激活Kv7通道是降低神经元兴奋性的有效方法。已证明，Kv7通道开放剂瑞替加滨能够改善APP/PS1转基因小鼠的空间记忆缺陷。然而，瑞替加滨如何减轻APP/PS1小鼠的认知缺陷机制尚不清楚。在本研究中，我们发现瑞替加滨能够在新物体识别和莫里斯水迷宫测试中改善APP/PS1小鼠的学习和空间记忆缺陷。同时，瑞替加滨还能提高NeuN神经元的荧光强度，增加突触蛋白突触后密度蛋白95和突触素的表达，提升突触可塑性，增加胰岛素降解酶的表达，降低β-分泌酶1的表达，减少Aβ_1-40和Aβ_1-42的水平，以及提高pAKT（ser473）和pGSK-3β（ser9）的表达水平。这些结果表明，瑞替加滨可通过减少神经元丢失、减轻突触损伤、降低β-淀粉样蛋白沉积以及激活AKT/GSK-3β通路来改善APP/PS1小鼠的学习和空间记忆缺陷。

引言

阿尔茨海默病是一种起病隐匿的神经退行性疾病，其主要表现为认知功能逐渐下降和行为障碍[1]。随着全球人口老龄化，阿尔茨海默病的发病率持续上升，给家庭和社会带来了沉重的心理和经济负担，已成为全球范围内的重大公共卫生问题[2]。尽管阿尔茨海默病是个重要的公共卫生挑战，但迄今为止仅有少数药物被批准用于治疗该疾病[3]、[4]。这些药物的治疗效果较为有限，仅能缓解认知功能障碍，无法从根本上控制或逆转疾病进展[5]、[6]。因此，寻找新的治疗靶点，尤其是针对阿尔茨海默病早期病理变化的干预措施，已成为当前该领域研究的主要方向。

多项研究表明，神经元过度兴奋是导致认知功能障碍的重要原因[7]。在阿尔茨海默病的临床前细胞和动物模型中，神经元表现出更高的放电频率和更低的放电阈值[8]。在阿尔茨海默病发病初期，单个神经元、神经元网络乃至整个脑区的活动都处于异常过度兴奋状态[9]。神经元过度兴奋会加剧有毒蛋白质的扩散，增加Aβ的扩散和斑块沉积[10]，还会促进tau蛋白在不同脑区的传播[11]，最终导致神经退行性和认知功能障碍。在阿尔茨海默病的动物模型中，携带淀粉样前体蛋白或早老素1突变的转基因小鼠会出现神经元过度兴奋现象，同时大脑皮层和海马区还会出现自发性癫痫样活动，进而引发兴奋性毒性并加剧Aβ的释放[12]。在Aβ沉积早期逆转脑区的异常神经元兴奋性，不仅能降低该脑区的Aβ负荷，还能阻止Aβ向其他脑区的扩散[13]。这些研究提示，神经元过度兴奋是阿尔茨海默病早期的关键特征，也是该疾病治疗的潜在靶点。

已有研究表明，降低神经元过度兴奋能够改善阿尔茨海默病动物模型中的认知功能并减少神经元丢失[14]。抗癫痫药物托吡酯和左乙拉西坦能够缓解APP/PS1转基因小鼠的行为缺陷，并改善其神经病理学表现[15]。临床研究也表明，左乙拉西坦能够改善具有类似癫痫表现的轻度认知障碍或轻度痴呆患者的执行功能和空间记忆能力[16]。因此，调节神经元兴奋性或许会成为治疗阿尔茨海默病的新方向。

Kv7通道是一种独特的配体调控型电压门控钾通道，与乙酰胆碱受体相偶联[17]。Kv7通道共有五种亚型（Kv7.1至Kv7.5），分别由KCNQ1至KCNQ5基因编码[18]。这类通道广泛分布于中枢神经系统，对调节神经元兴奋性起着重要作用[17]、[19]。激活Kv7通道可以调节动作电位的发放频率，维持神经元的静息膜电位，从而降低神经元过度兴奋的程度[20]。瑞替加滨是首个针对Kv7钾通道设计的抗癫痫药物，于2011年被批准用于治疗部分性癫痫发作[21]。我们之前的研究初步证明，Kv7通道开放剂瑞替加滨能够改善APP/PS1转基因小鼠的空间记忆缺陷和神经病理学表现，其作用可能与降低脑区兴奋性有关[22]。

在本研究中，我们利用APP/PS1转基因小鼠进一步探讨了激活Kv7通道在改善学习和记忆缺陷中的作用，同时分析了瑞替加滨改善APP/PS1小鼠认知缺陷的潜在机制。

章节摘录

实验动物

本研究使用的动物为APP和PS1双转基因小鼠。APPswe/PSEN1dE9小鼠携带两种与阿尔茨海默病相关的突变基因：含有瑞典型突变的嵌合型小鼠/人类APP基因，以及第9外显子缺失的human PSEN1基因。这些APP/PS1双转基因雄性小鼠以及年龄匹配的野生型C57BL/6雄性小鼠均购自北京维塔莱实验室动物技术公司。这些小鼠被饲养在青岛大学的动物中心，其光照周期为12小时亮/12小时暗。

瑞替加滨可改善APP/PS1小鼠在NOR测试中的学习记忆能力

如图2A所示，在训练阶段，各组小鼠的位置偏好指数没有显著差异，这说明物体位置不会影响实验结果。在新物体识别测试阶段，与野生型小鼠相比，APP/PS1小鼠的新物体识别指数显著下降。而给予瑞替加滨、多奈哌齐和左乙拉西坦后，APP/PS1小鼠的物体识别指数有所上升。

讨论

本研究证实，Kv7通道开放剂瑞替加滨能够改善APP/PS1转基因小鼠的学习和空间记忆缺陷。其作用机制可能包括保护神经元、减轻突触损伤、降低Aβ沉积以及激活AKT/GSK-3β通路。

APP/PS1转基因小鼠是阿尔茨海默病常用的模型，具有明显的认知功能障碍和Aβ沉积等病理特征，能够较好地模拟阿尔茨海默病的临床和病理表现[26]。在APP/PS1转基因小鼠中，Aβ

利益冲突声明

所有作者均不存在与本文内容相关的实际或潜在利益冲突。

资金支持

本研究得到了以下项目的资助：青岛市重点医疗卫生学科项目；山东省自然科学基金[ZR2020MH155]；山东省高等教育科学技术计划[J17KA236]；广东省科技计划[2018B030334001]；以及中国科学技术部项目[2018ZX09711001-004-006]。

作者声明

所有动物实验均获得了青岛大学动物实验伦理委员会的批准，批准编号为20240227C576JAPP/PS16620241217015。

作者声明

我们声明，题为“瑞替加滨可改善APP/PS1转基因小鼠的认知缺陷，减轻神经病理学损伤并激活AKT/GSK-3β通路”的这篇手稿为原创作品，未曾发表过，也不存在同时被其他期刊审稿的情况。

我们确认，所有署名作者均已阅读并同意该手稿的内容，且没有其他符合作者资格但未被列入名单的人士。同时我们进一步确认

CRediT作者贡献说明

Ju Chuanxia：文章撰写——审阅与编辑，资金获取。Xu Yang：验证工作。Zhuang Dongpei：验证工作。Mu Zhiyi：验证工作。Zhang Xinyao：文章撰写——初稿撰写，验证工作，数据整理。

Xinyao Zhang|Xu Yang|Dongpei Zhuang|Zhiyi Mu|Chuanxia Ju

青岛大学医学院药学系