AD是一种年龄依赖性神经退行性疾病，到2050年，65岁及以上患有AD的总人数可能上升到1380万。其发生发展可能与线粒体功能障碍、蛋白质降解、炎症和突触丧失等相关，但是为这些机制设计的单靶点药物均在临床试验中失败了，因此开发多靶点药物是一种更有希望延缓AD发生的策略。
蝙蝠葛碱（DAU）是从中药蝙蝠葛根茎中提取的一种异喹啉生物碱。在缺血模型中，已经证明DAU通过调节线粒体功能来保护神经元和抑制细胞凋亡；此外DAU可以改善tau蛋白过度磷酸化并促进Aβ1-42的清除，但是关于其对AD有益作用的体内具体机制尚不清楚，还需在AD动物模型中进行进一步的研究。
因此本研究旨在探究DAU是否以及如何减轻AD小鼠中的AD病理改变和相关学习记忆缺陷。
1. DAU治疗改善3xtg-AD小鼠认知功能障碍
在使用DAU治疗8月龄3xtg-AD小鼠2个月后对其认知功能进行测试，和WT小鼠相比，模型鼠存在明显的记忆缺陷，而DAU治疗显著改善了其认知能力，这表现为降低了跳台潜伏期和减少了爪子浸泡次数。在降低DAU的给药剂量后，治疗效果只在部分小鼠中表现为有效。总之，DAU治疗可以提高3xtg-AD小鼠的认知能力。
图1：DAU改善3xtg-AD小鼠空间学习记忆能力
2. DAU处理降低Aβ积聚和tau过度磷酸化
Aβ积聚和tau蛋白过度磷酸化是AD患者脑内的两种特征性病理改变，这两个因素共同导致了AD患者的认知障碍。免疫组化结果显示，DAU处理后Aβ在海马CA1区和皮质区的积聚明显减少，同时磷酸化的tau蛋白在海马CA1区明显减少。Western blot实验进一步证明了DAU能够显著降低tau蛋白过度磷酸化水平，同时较高剂量（10mg/kg/d）比较低剂量（1mg/kg/d）的DAU更能逆转tau的过度磷酸化。总之，DAU治疗在缓解AD病理中是有益的。
图2：DAU降低3xtg-AD小鼠Aβ和过度磷酸化tau水平
3. 蛋白质组学分析显示DAU处理提高了线粒体功能
为了探讨DAU治疗AD的具体机制，研究人员进一步检测了3xtg-AD小鼠海马区蛋白质的变化，发现和WT相比模型组小鼠有45个蛋白质差异表达，而与模型组小鼠相比低剂量治疗组小鼠有51个蛋白质差异表达，高剂量治疗组有20个蛋白质差异表达。
进一步通过富集分析确定差异表达蛋白的生物学过程和分子功能，结果显示，与WT小鼠相比，模型组小鼠的差异表达蛋白主要集中在三羧酸循环、ATP代谢过程、谷胱甘肽代谢过程和氧化应激反应中；而与模型组小鼠相比，低剂量治疗组小鼠在黑质发育、中间丝聚合或解聚、神经丝束组装、轴突直径调节、中间丝束组装和轴突发育方面存在丰富的差异蛋白质表达；高剂量治疗组小鼠则在ATP代谢过程、蛋白质折叠和运输、ATP生物合成、视网膜动态平衡和神经递质分泌过程中富集。这些结果显示，与WT小鼠相比，模型组小鼠差异表达的蛋白质主要参与线粒体能量代谢，提示线粒体功能障碍在AD进展中起作用。
然而DAU治疗不仅挽救了线粒体能量代谢异常，而且改善了突触功能，这表明线粒体功能和突触功能的改善可能是DAU治疗AD的有利作用之一。
图3：分析差异表达蛋白的蛋白质相互作用
4. DAU治疗可改善3xtg-AD小鼠线粒体功能
研究人员进一步用western blot实验验证了前面通过蛋白质组学筛选出的差异表达蛋白，结果显示，DAU治疗能够改善3xtg-AD小鼠的线粒体功能，尤其是在10mg/kg/d剂量时。同时，由于DAU治疗后3xtg小鼠SYN1和SYN2蛋白表达上调，提示DAU可能同时调节AD发生发展过程中的突触功能。
图4：差异表达蛋白质的验证
5. 总结
综上所述，本研究表明DAU能改善学习记忆障碍和AD样病理改变，同时其作用机制可能是改善AD小鼠的线粒体功能，修饰一些关键的线粒体蛋白、突触蛋白和抗氧化蛋白。该研究的数据表明DAU有可能被开发用于AD的治疗。
编译作者：十级胖胖 (Brainnews创作团队)
校审：Simon (Brainnews编辑部）