药理学证据提示自噬相关信号通路参与神经肽 Y 在β-淀粉样蛋白诱导的阿尔茨海默病模型中的认知效应

《Behavioural Brain Research》：Pharmacological evidence suggesting the involvement of autophagy-related signaling in the cognitive effects of neuropeptide Y in an amyloid-β-induced model of Alzheimer’s disease

　　

摘要

引言

神经肽 Y (NPY) 具有神经保护作用；然而，其与阿尔茨海默病 (AD) 相关认知功能障碍中自噬相关信号通路的功能关系尚未得到充分了解。本研究使用 Aβ 诱导的 AD 大鼠模型评估了 NPY 对学习和记忆的影响。具体而言，我们检查了使用 3-甲基腺嘌呤和 MHY1485 的药理操纵是否改变了 NPY 的认知效应，从而提供了与自噬和 mTOR 信号潜在相关的过程的间接行为药理学评估。

方法

本实验研究在 88 只雄性 Wistar 大鼠 (200–250 g) 上进行，随机分为 11 组 (每组 n = 8)。通过脑室内 (ICV) 注射 Aβ (每只大鼠 2 μg/μl) 用于诱导 AD 模型。通过 ICV 注射给予 NPY (10 ng /μl)、MHY1485 (mTOR 激活剂；2 μM) 和 3-甲基腺嘌呤 (3-MA；自噬抑制剂；300 nmol、30 nmol 和 3 μmol)。使用被动回避和 Y 迷宫任务评估认知表现。

结果

NPY 给药显著减少了在暗室的时间 (TDC)，增加了被动回避任务中的步进潜伏期 (STL)，并增强了 Y 迷宫中的自发交替行为 (P < 0.05)。重要的是，单独或联合给予 MHY1485 和 3-MA (300 nM) 显著减弱了 NPY 的认知增强效应 (P < 0.05)。

结论

NPY 改善了 Aβ 诱导的阿尔茨海默病大鼠模型的认知表现。我们的行为药理学发现表明，自噬相关信号有助于 NPY 的记忆增强效应。使用 3-MA 和 MHY1485 的药理调节提供了与 Beclin-1 和 mTOR 相关信号潜在参与一致的功能证据，尽管直接分子确认需要进一步研究。

引言

阿尔茨海默病 (AD) 是一种常见的进行性神经退行性疾病，主要特征是痴呆、记忆恶化和认知功能障碍 [1]。根据世界卫生组织 (WHO) 的报告，全球近 5000 万人受 AD 影响，随着人口老龄化，AD 的发病率预计将上升 [2]。尽管进行了广泛的研究，AD 的根本原因仍未被充分了解，尽管中枢神经系统 (CNS) 中淀粉样蛋白 β (Aβ) 的聚集被广泛认为是关键的病理特征 [3]。先前的研究表明，Aβ 的积累会诱导氧化应激，损害线粒体功能，并引发神经元凋亡。此外，活化的微小胶质细胞与 Aβ 之间的相互作用会导致细胞损伤、凋亡和促炎细胞因子的释放，导致 CNS 内的炎症状况 [4], [5]。

神经肽 Y (NPY) 及其受体普遍表达于各种细胞中，尤其是在 CNS 中。在周围系统中，NPY 存在于交感神经系统中，在那里它与去甲肾上腺素和三磷酸腺苷 (ATP) 协同调节心血管和其他生理功能 [6]。以前的文献表明，NPY 的水平在许多神经退行性疾病中发生改变，包括 AD、帕金森病、亨廷顿病和肌萎缩侧索硬化症。这些波动可能反映了内源性补偿性神经保护反应。因此，NPY 已被提议作为神经退行性疾病中潜在的神经保护剂。几项调查证明了外源性 NPY 的神经保护作用，无论是在体外还是体内，跨越了各种兴奋性毒性、神经炎症和多种神经退行性病理模型 [7]。

此外，先前的证据表明，NPY 可能通过促进自噬和刺激神经干细胞增殖来减轻阿尔茨海默病的进展。Aveleira 等人报道，NPY 通过增强自噬体和自噬溶酶体的形成，在下丘脑神经元培养物中诱导自噬 [8]。该机制与磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K)、丝裂原活化蛋白激酶 (MEK)/细胞外信号调节激酶 (ERK) 和蛋白激酶 A (PKA) 信号通路的激活有关。使用含有 NPY 的病毒载体向大鼠下丘脑弓状核进行脑室内注射的体内研究也支持了 NPY 诱导自噬的能力 [9]。然而，NPY 神经保护作用背后的精确机制仍不清楚 [10]。重要的是，大多数以前的研究依赖于分子测定，而这些通路在行为水平上的功能相关性仍未得到充分表征。因此，行为药理学方法可能有助于确定这些信号通路是否是 NPY 诱导的认知改善所功能必需的。

因此，本研究的目的是调查使用 3-MA 和 MHY1485 的药理调节是否改变了 NPY 的认知效应，从而提供关于自噬相关和 mTOR 相关过程可能参与的间接行为药理学证据。

部分摘要

动物

本研究涉及 88 只雄性 Wistar 大鼠 (200-250 克)，分为 11 个实验组，如下：(1) 生理盐水，(2) β-淀粉样蛋白 (Aβ)，(3) NPY，(4) Aβ+ NPY，(5-7) Aβ+NPY+ 3-MA (自噬相关 PI3K 信号通路的药理调节剂，300 nmol、30 nmol 和 3μmol)，(8) Aβ+ 3-MA，(9) Aβ+ NPY+ MHY (mTOR 激活剂)，(10) Aβ+ MHY，以及 (11) Aβ+NPY+3-MA+MHY。

这些大鼠被饲养在受控条件下的动物房中，自由获取食物和水，

Aβ和 NPY 对回避和空间记忆的影响

被动回避记忆的结果显示在图 2A & B 中。单向方差分析显示，进入暗室的潜伏期 (STL; F(3,28)=85.83, p<0.0001) 和暗室停留时间 (TDC; F(3,28)=121.5, p<0.0001) 存在显著差异。如图 2A 所示，在 Aβ 组中，与生理盐水组相比，进入暗侧的潜伏期从 596.6 ± 2.4 sec 变为 6.62 ± 2.36 sec，差异显著 (p <

讨论

阿尔茨海默病 (AD) 是一种常见的神经退行性疾病，也是老年人痴呆的主要原因。β-淀粉样蛋白 (Aβ) 肽的积累被认为是 AD 的中心病理特征，并导致突触功能障碍和认知衰退 [16], [17]。AD 患者和实验模型中均报道了神经肽 Y (NPY) 信号的改变，循环 NPY 水平的降低表明其具有潜在的内源性神经保护作用 [18], [19], [20]。

结论

NPY 显著减轻了 Aβ 诱导的回避和空间记忆损伤。在使用 3-MA 和 MHY 进行药理调节后，这些有益效应的减弱表明，完整的自噬相关信号与 NPY 的认知效应在功能上相关。尽管对 Beclin-1–mTOR 信号和自噬活性的直接分子评估超出了本研究的范围，但我们的行为药理学发现支持了潜在参与的可能性

声明

在准备本稿件期间，作者使用了生成式 AI 工具 ChatGPT 来协助语法改进和语言润色。所有科学内容，包括概念、数据分析、解释和结论，均由作者独立生成和验证，未使用 AI 进行内容创作。

伦理声明

本研究符合以下动物福利和/或报告指南：《NIH 实验室动物护理和使用指南》。本研究已获医学院伦理委员会批准。(批准号：IR.GUMS.REC.1399.476)

资助

本工作是一篇硕士理科学位论文，并得到了伊朗拉什特吉兰医科大学科研处的拨款 (编号 99090303) 的资金支持。

CRediT 作者贡献声明

Mohammad Rostampour: 写作 – 审阅与编辑，调查。Pezhman Razi: 写作 – 原创草稿，调查。Samira Rashtiani: 写作 – 原创草稿，调查。Rohampour kambiz: 写作 – 审阅与编辑，方法论，形式分析。Adele Jafari: 写作 – 审阅与编辑，监督，形式分析，概念化。

利益冲突

所有贡献作者均无利益冲突。作者单独负责论文的内容和写作。

Pezhman Razi|Samira Rashtiani|Mohammad Rostampour|Kambiz Rohampour|Adele Jafari

伊朗拉什特吉兰医科大学医学院生理系