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目的:阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是严重影响人类健康和寿命的一种神经退行性疾病。近年来,AD和2型糖尿病的相关性引起人们的关注,利用抗糖尿病药物治疗AD正在成为一个研究热点。本研究采用经典的Morris水迷宫技术,观察了慢性腹腔注射抗糖尿病新药(D-Ser2)Oxm对APP/PS1转基因AD小鼠空间学习记忆障碍的改善效应;在此基础上进一步记录了转基因小鼠在体海马场电位,以探讨APP/PS1转基因小鼠学习记忆受损和(D-Ser2)Oxm保护效应的电生理机制;本研究还利用Western blot技术检测了转基因小鼠海马p-PI3K、p-Akt(S-473)、p-GSK3β(Y216)等蛋白的表达,并采取原代培养海马神经元手段给予Aβ1-42和(D-Ser2)Oxm处理,观察了培养神经元的细胞活性、细胞凋亡、线粒体膜电位及细胞内钙水平,以探寻(D-Ser2)Oxm神经保护作用的分子机制。方法:实验包括在体转基因动物和离体细胞培养两部分。首先,利用APP/PS1转基因小鼠(9月龄)和同窝对照野生型(WT)C57小鼠进行行为学和在体电生理实验。实验分为4组:正常对照组(C57+saline)、AD模型组(APP/PS1+saline)、(D-Ser2)Oxm对照组(C57+Oxm)和(D-Ser2)Oxm治疗组(APP/PS1+Oxm)。连续2周腹腔注射生理盐水或(D-Ser2)Oxm后,首先进行Morris水迷宫实验,包括定位航行、空间探索和可视平台实验。定位航行试验中,每只小鼠每天游泳4次,持续5天,记录游泳轨迹及小鼠找到平台的潜伏期;空间探索实验中,每只小鼠游泳2次,记录小鼠在目标象限的游泳时间和距离;可视平台实验在空间探索实验结束后4小时进行,记录每只小鼠到达可视平台的时间和游泳速度。水迷宫实验结束后1天,进行在体海马场电位记录。主要观察各组小鼠海马CA1区场兴奋性突触后电位(f EPSP)的幅度变化及双脉冲易化(PPF)变化情况。高频刺激用于诱导f EPSP的长时程增强(LTP),双脉冲刺激用于诱导短时程的突触可塑性。电生理实验后,小鼠断头,取海马行Western blot检测,观察各组p-PI3K、p-Akt(S-473)和p-GSK3β(Y216)蛋白表达情况。在细胞培养实验中,将原代培养海马神经元分为4组,即:正常对照组(Vehicle+Saline)、Aβ模型组(Vehicle+Aβ1-42)、(D-Ser2)Oxm对照组((D-Ser2)Oxm+Saline)和联合给药组((D-Ser2)Oxm+Aβ1-42)。在检测细胞活性时,另外增加GLP-1受体阻断剂exendin(9-39)实验组,即((D-Ser2)Oxm+Aβ1-42+exendin(9-39))。用(D-Ser2)Oxm和Aβ1-42处理细胞的作用时间均为24小时。取1~3天的SD大鼠,分离海马神经细胞,37℃、5%CO2培养箱中孵育7天后用于实验。其中,接种于96孔板内的细胞利用CCK-8细胞活性检测,得到细胞存活率;接种于6孔板内的细胞消化后得到细胞悬液,经AnnexinⅤ-FITC和JC-1染色后,利用流式细胞仪分别测定细胞凋亡率和线粒体膜电位;利用Fluo-4/AM染色和激光共聚焦显微技术,通过细胞荧光强度的变化观察细胞内钙水平。结果:转基因动物行为学、电生理实验结果显示:1)定位航行试验中,AD模型组小鼠寻找平台的逃避潜伏期与正常对照组相比,所用时间明显增加(P<0.01),而给予(D-Ser2)Oxm治疗后明显改善(P<0.01);(D-Ser2)Oxm对WT小鼠的空间学习能力没有影响(P>0.05)。2)空间探索试验中,AD模型组与(D-Ser2)Oxm治疗组间具有交互效应,AD模型组小鼠在目标象限的游泳时间百分比较WT组小鼠明显减少(P<0.01);而(D-Ser2)Oxm治疗组小鼠与AD模型组相比目标象限游泳时间明显增加(P<0.01)。3)可视平台实验中发现,各组小鼠找到平台所用的时间及游泳速度均无明显差异(P>0.05)。4)APP/PS1转基因小鼠的在体海马LTP存在明显压抑(P<0.001),(D-Ser2)Oxm治疗组中,LTP压抑得到明显改善(P<0.001)。5)各组小鼠的PPF百分比没有差异(P>0.05)。6)Western blot实验中,与对照组相比,AD模型组p-PI3K、p-Akt(S-473)的表达量显著减少(P<0.001),p-GSK3β(Y216)的蛋白表达相对增多(P<0.001);与AD模型组相比,(D-Ser2)Oxm治疗组p-PI3K、p-Akt(S-473)的表达量增加(P<0.01),而p-GSK3β(Y216)的表达减少(P<0.01)。原代海马神经元培养实验结果显示:1)与单独给予Aβ1-42造成的损伤相比,(D-Ser2)Oxm+Aβ1-42处理组的细胞活力明显提高(P<0.001);加入GLP-1受体抑制剂exendin(9-39)后,细胞活力则显著下降(P<0.001)。2)(D-Ser2)Oxm有效拮抗了Aβ1-42导致的细胞凋亡(P<0.001)。3)(D-Ser2)Oxm阻止了Aβ1-42引起的线粒体膜电位去极化(P<0.001)。4)(D-Ser2)Oxm预处理有效抑制了Aβ1-42引起的细胞内钙水平升高(P<0.001)。结论:(D-Ser2)Oxm可明显改善APP/PS1转基因小鼠的空间学习记忆功能及其海马突触可塑性,能够有效拮抗Aβ1-42的细胞毒性。(D-Ser2)Oxm的这些神经保护作用可能是通过激动GLP-1受体,调整PI3K/Akt/GSK3β信号通路,并进而通过稳定细胞内钙水平和线粒体膜电位、防止钙超载等机制实现的。这些结果为AD的治疗提供了一个新的思路和策略,提示(D-Ser2)Oxm可能有助于改善AD患者的认知功能。