独家报道！浙江中医药大学揭示石菖蒲挥发油如何通过PI3K/AKT通路改善阿尔茨海默病患者的胰岛素抵抗问题

阿尔茨海默病（AD）是一种逐步发展的神经退行性疾病，主要特征为逐渐加重的记忆丧失和认知功能障碍。全球范围内AD患者的数量激增，以及相关医疗费用的持续上升，对社会及家庭造成了沉重的负担。目前，AD的确切病理机制尚未完全明了，尽管在治疗方面取得了一定进展，但目前批准上市的药物，如多奈哌齐、美金刚胺等，尚不能有效阻止疾病的病理进程或提供根本性的治疗方案。因此，深入探究AD的发病机制，并积极研发新的治疗药物，对于改善AD患者的临床状况具有极其重要的意义。

石菖蒲（SCP）是天南星科植物的干燥根茎，具备开窍、化痰、增强认知能力等多种药用价值。据《神农本草经》记载，SCP被用于缓解健忘症状及滋养脑部。在现代临床实践中，SCP亦被广泛用于治疗癫痫和老年痴呆等病症。研究认为SCP-oil是SCP在改善AD方面主要的药理活性成分，具有抗炎和抗氧化等多种药理作用。尽管如此，仍需进一步研究以明确SCP-oil在改善大脑胰岛素抵抗（IR）方面的能力，从而为预防和治疗AD提供科学依据。

近日，一篇名为“The volatile oil of Acorus tatarinowii Schott ameliorates Alzheimer’s disease through improving insulin resistance via activating the PI3K/AKT pathway”的文章探讨了SCP-oil通过激活PI3K/AKT信号通路改善AD中IR的作用。

图1 论文首页

SCP-oil可提高ICV-STZ诱导的AD模型大鼠的学习记忆能力

图2A展示了整个实验的流程。MWM测试结果表明，各组大鼠的逃避潜伏期随着实验训练的进行而逐渐降低。特别是，WT组大鼠表现出显著的逃避潜伏期减少，并能迅速定位到平台。相比之下，脑室内注射链脲佐菌素（ICV-STZ）组大鼠的逃避潜伏期显著延长。此外，ICV-STZ组大鼠在平台交叉次数及在平台象限内的停留时间均显著减少，这表明ICV-STZ诱导的大鼠在空间学习和记忆方面存在损伤。在给予多奈哌齐和SCP-oil治疗后，大鼠在平台象限内的停留时间比例显著减少，同时平台交叉次数有所增加（图2B-D）。这些变化在游泳轨迹中亦可观察到（图2E）。该结果揭示了ICV-STZ诱导的大鼠存在空间记忆障碍和学习记忆能力的下降，而多奈哌齐和SCP-oil的使用则对这些症状有所改善。

图2 多奈哌齐和SCP-oil对ICV-STZ诱导的AD模型大鼠有积极的治疗作用

SCP-oil可改善ICV-STZ诱导的AD模型大鼠的病理损伤

HE染色结果显示（图2F），ICV-STZ组显示出显著的细胞间隙扩大，神经元出现收缩和体积减小，染色加深，细胞内出现空泡，核仁固缩，以及CA3区域神经元数量显著下降。与WT组相比，ICV-STZ组的皮质神经元数量较多。多奈哌齐和SCP-oil的使用能够减轻神经元萎缩现象，使细胞排列更为有序，细胞间隙缩小，核仁变得清晰可见。Nissl染色结果显示（图2G），与WT组相比，ICV-STZ大鼠的CA1区域Nissl小体数量明显减少，伴随有核破裂和丢失现象。CA3区域和皮质的细胞间隙也有所扩大，细胞内的Nissl小体消失。经多奈哌齐和SCP-oil治疗后，神经元的丢失情况得到缓解，尼氏小体数量增加，细胞形态变得更加圆润和相对完整。

SCP-oil可改善ICV-STZ诱导的AD模型大鼠的神经元丢失、Aβ沉积和tau蛋白磷酸化

免疫组化结果显示（图3A），相较于WT组，ICV-STZ组的大鼠海马组织中，NeuN阳性细胞的分布较为稀疏，细胞数量有所减少。经过SCP-oil处理后，NeuN阳性细胞的染色强度增强，细胞排列更为紧密，细胞数量亦有所增加，超过了ICV-STZ处理的大鼠。免疫印迹分析同样表明，与WT组相比，ICV-STZ组中Neun蛋白的表达水平显著下降，而多奈哌齐和SCP-oil处理则提升了Neun蛋白的表达水平（图3B）。研究进一步采用蛋白印迹法检测了β-淀粉样蛋白（Aβ）的沉积和tau蛋白的磷酸化情况（图3B）。结果显示，与WT组相比，ICV-STZ诱导的大鼠海马组织中Aβ蛋白水平显著升高，并且沉积现象更为显著。此外，磷酸化tau蛋白（ptau）与总tau蛋白的比值显著上升，表明ICV-STZ组的tau蛋白磷酸化水平有所增加。SCP-oil处理显著降低了Aβ蛋白的表达量以及磷酸化tau蛋白与总tau蛋白的比值。

图3 SCP-oil通过PI3K/AKT信号通路改善AD模型大鼠特征蛋白的表达和细胞凋亡

SCP-oil抑制ICV-STZ诱导的AD模型大鼠细胞凋亡

研究通过免疫印迹法对细胞凋亡相关蛋白BAX和BCL-2的表达进行了检测。结果表明，相较于WT组，ICV-STZ组的海马组织中BAX蛋白表达量有所上升，而BCL-2蛋白表达量则呈现下降趋势，导致BCL-2与BAX的比率降低（图3C）。然而，SCP-oil的使用降低了促凋亡信号分子BAX的表达水平，并提升了抗凋亡信号分子BCL-2的总体表达量，进而增加了BCL-2与BAX的比率。

SCP-oil可促进ICV-STZ诱导的AD模型大鼠中PI3K/AKT通路相关蛋白的表达

网络药理学分析显示，PI3K/AKT通路是影响AD患者IR的关键信号传导途径，这表明SCP-oil可能通过激活该通路在预防和治疗AD方面具有潜在价值。免疫印迹技术分析结果表明，与WT组相比，ICV-STZ组的海马组织中磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）、蛋白激酶B（AKT）以及糖原合成酶激酶3β（GSK3β）的磷酸化水平显著下降（图3D）。然而，在SCP-oil干预后，磷酸化PI3K（p-PI3K）、磷酸化AKT（p-AKT）以及磷酸化GSK3β（p-GSK3β）的水平显著提高。这些研究结果揭示了SCP-oil能够缓解ICV-STZ对脑组织中PI3K/AKT信号通路的抑制效应。

结论

结果显示，SCP-oil能够通过激活PI3K/AKT信号通路，改善IR状态，抑制脑细胞凋亡，进而延缓AD的病理进程，并在改善AD症状方面发挥积极作用。

参考文献：

Huang J, Xu Z, Yu C, Liu L, Ji L, Qiu P, Li C, Zhou X. The volatile oil of Acorus tatarinowii Schott ameliorates Alzheimer's disease through improving insulin resistance via activating the PI3K/AKT pathway. Phytomedicine. 2024 Oct 20;135:156168. doi: 10.1016/j.phymed.2024.156168