选题依据:衰老是各种器官逐渐衰退的复杂生理过程。大脑在衰老过程中尤为敏感,主要表现为学习记忆能力衰退,危害老年人的身心健康。然而,迄今尚无一种理想的药物能预防、改善或是逆转衰老性学习记忆衰退。黄芩素是从唇形科植物黄芩根中分离的一种黄酮类化合物。本课题组前期研究发现黄芩素不仅可以通过抑制氧化应激延长果蝇寿命,还可以通过抑制炎症和调节代谢功能改善D-半乳糖致衰老模型大鼠的认知障碍。然而,黄芩素改善认知障碍的机制尚不清晰。目的:采用快速老化小鼠SAMP8模型,验证黄芩素改善衰老性学习记忆障碍的作用;探索黄芩素能否通过调节肠道菌群改善认知功能及潜在的机制;明确黄芩素改善衰老性学习记忆障碍调节的关键基因、通路,初步揭示其改善学习记忆障碍的分子机制。方法:1.采用老化评分实验、新型物体识别实验、嗅觉记忆实验、Morris水迷宫实验和筑巢实验,验证小鼠模型是否成立,并明确黄芩素(200 mg/kg)改善SAMP8小鼠衰老状态及学习记忆障碍的作用;2.采用16S r RNA测序技术,进行肠道菌群分析;采用ELISA试剂盒检测小鼠皮层促炎因子水平;通过相关分析探究黄芩素通过调节肠道菌群改善衰老性认知障碍的新途径;3.采用转录组学和网络药理学相结合的方法,得到黄芩素改善认知障碍可能调节的关键基因和通路;运用q RT-PCR和Western blot对关键通路的基因和蛋白进行验证。结果:1.8月龄SAMP8小鼠已表现出明显的衰老,伴有学习记忆损伤,模型成立;黄芩素给药8周后可以显著改善SAMP8小鼠的衰老状态及学习记忆障碍。2.黄芩素改变了SAMP8小鼠肠道菌群的β多样性,抑制了5种炎症相关的菌落,保护了1种与长寿相关的菌落,并抑制了皮层促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α水平。相关性分析揭示了4种菌株丰度(Mucispirillum、拟杆菌属、Sutterella和Christensenellaceae)与认知能力及皮层促炎因子水平呈相关性。3.与同龄SAMR1小鼠相比,在10月龄SAMP8小鼠皮层中得到1035个差异表达基因,黄芩素给药8周后显著改变了654个基因,回调了214个基因;网络药理学分析筛选出50个关键基因,通路富集得到8条信号通路,主要包括细胞因子-细胞因子受体相互作用、Jak-STAT信号通路、PI3K-Akt信号通路、神经活性配体-受体相互作用、趋化因子信号通路等;q RT-PCR和Western blot对Jak-STAT信号通路中关键基因及相关蛋白验证结果表明黄芩素抑制了Aβ和RAGE/Jak2/STAT1信号通路。结论:黄芩素能够显著改善SAMP8小鼠的学习记忆障碍,其作用机理与调节肠道菌群、抑制皮层炎症、抑制Aβ和RAGE/Jak2/STAT1信号通路密切相关。