基于GSK-3β/CDK5 信号通路介导的tau 蛋白过度磷酸化探讨人参皂苷Rg1 改善七氟烷诱导的大鼠认知功能障碍机制

Exploration on Mechenism of Sevoflurane-Induced Cognitive Dysfunction in Rats by Ginsenoside Rg1 Based on the tau Protein Hyperphosphorylation Mediated by the GSK-3 β /CDK5 Signaling Pathway

摘要:

目的：探讨人参皂苷Rg1 是否通过调控糖原合酶激酶-3β （GSK-3β） /周期蛋白依赖性激酶 5（CDK5） 通路抑制tau蛋白磷酸化，改善七氟烷诱导的大鼠认知功能障碍。方法：将40只SD大鼠随机分为 对照（Control） 组、七氟烷（Sevo） 组、Rg1干预（Sevo+Rg1） 组及GSK-3β抑制剂干预（Sevo+Rg1+SB） 组， 每组10只。通过Morris水迷宫实验评估认知功能；苏木素-伊红（HE） 染色和末端脱氧核苷酸转移酶脱氧尿苷 三磷酸（dUTP） 缺口末端标记法（TUNEL） 检测海马神经元病理及凋亡；酶联免疫吸附法（ELISA） 测定神经 损伤标志物神经元特异性烯醇化酶（NSE） /S-100钙结合蛋白β亚型（S-100β）；蛋白质印迹法和免疫组化检 测GSK-3β/CDK5通路相关蛋白表达。结果：与Control组比较，Sevo组大鼠逃避潜伏期延长，穿越平台次数减 少，在目标象限的停留时间缩短，海马神经元排列紊乱、凋亡率增加，NSE/S-100β升高，B细胞淋巴瘤-2基 因（Bcl-2） 及其相关X蛋白（Bax） /Bcl-2比值、p-GSK-3β （Tyr216）、P25及p-tau （Ser396） 表达均上调， 差异均有统计学意义（P＜0.05）。与Sevo组比较，Sevo+Rg1组大鼠的逃避潜伏期缩短，穿越平台的次数增加， 在目标象限的停留时间延长，海马神经元排列紊乱改善、凋亡率降低，NSE/S-100β降低，Bax/Bcl-2比值、 p-GSK-3β（Tyr216）、P25及p-tau（Ser396） 表达均下调，差异均有统计学意义（P＜0.05）。与Sevo+Rg1组比 较，Sevo+Rg1+SB组可逆转Rg1对上述指标的调控效应，差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论：人参皂苷 Rg1可通过GSK-3β/CDK5信号通路抑制tau蛋白磷酸化改善七氟烷诱导的大鼠神经元凋亡与认知功能障碍。

Abstract:

Abstract： Objective： To investigate whether ginsenoside Rg1 improves sevoflurane-induced cognitive dysfunction in rats by inhibiting tau protein phosphorylation through the regulation of the glycogen synthase kinase- 3β （GSK-3β）/cyclin-dependent kinase 5 （CDK5） signaling pathway. Methods：Forty SD rats were randomly divided into four groups： Control group， Sevoflurane （Sevo） group， Rg1 intervention （Sevo+Rg1） group， and GSK-3β inhibitor intervention （Sevo+Rg1+SB） group，10 rats in each group. Cognitive function was assessed using the Morris water maze test. Hippocampal neuronal pathology and apoptosis were detected by hematoxylin-eosin （HE） staining and terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling （TUNEL） assay. Levels of neuronal injury markers neuron-specific enolase （NSE） and S-100 calcium-binding protein β （S-100β） were measured by enzymelinked immunosorbent assay （ELISA）. The expression of proteins related to the GSK-3β/CDK5 pathway was detected by Western blot and immunohistochemistry. Results： Compared with the Control group， the Sevo group exhibited significantly prolonged escape latency， decreased number of platform crossings， shortened time spent in the target quadrant， disordered hippocampal neuron arrangement， increased apoptosis rate， elevated levels of NSE/S-100β， and upregulated expression of B-cell lymphoma-2 （Bcl-2）-associated X protein （Bax）/Bcl-2 ratio， p-GSK- 3β （Tyr216）， P25， and p-tau （Ser396） （P＜0.05）. Compared with the Sevo group， the Sevo+Rg1 group showed significantly shortened escape latency， increased number of platform crossings， prolonged time spent in the target quadrant，improved hippocampal neuron arrangement，decreased apoptosis rate，reduced levels of NSE/S-100β，and downregulated expression of Bax/Bcl-2 ratio，p-GSK-3β（Tyr216），P25，and p-tau（Ser396）（ P＜0.05）. Compared with the Sevo+Rg1 group，the Sevo+Rg1+SB group reversed the regulatory effects of Rg1 on the above indicators，with statistically significant differences （P＜0.05）. Conclusion： Ginsenoside Rg1 can improve sevoflurane-induced neuronal apoptosis and cognitive dysfunction by inhibiting tau protein phosphorylation via the GSK-3β/CDK5 signaling pathway.