摘要
背景： 成年海马神经新生(Adult hippocampal neurogenesis, AHN)缺陷会加速衰老、阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)等过程中认知功能的衰退，但其发生机制尚不清楚。糖原合酶激酶3β(Glycogensynthasekinase-3β,GSK-3β)在神经系统新生和神经退行性病变过程中均发挥着重要作用。本研究旨在探讨衰老过程中GSK-3β是否以及如何调节AHN。 方法： 在3月和6月龄加速衰老小鼠(SAM-P8)和正常老化小鼠(SAM-R1)小鼠中，通过BrdU，DCX免疫染色和逆转录病毒标记的方法评估AHN，同时检测小鼠与AHN相关认知功能的改变，以及GSK-3β的表达和活性。使用腺相关病毒在Nestin-CreERT2小鼠海马神经干细胞(Neural stem cell, NSC)中选择性过表达人源性GSK-3β，或将Nestin-CreERT2小鼠与GSK-3βflox/flox小鼠杂交以选择性敲除海马NSC内源性GSK-3β，以研究GSK-3β对成年小鼠AHN及相关认知功能的影响。最后，检测GSK-3β选择性抑制剂SB216763对SAM-P8小鼠AHN及相关认知功能障碍的挽救作用。 结果： 1.相比于同龄SAM-R1小鼠，3月龄SAM-P8小鼠AHN数目增加，但新生神经元树突长度和复杂性减小；而6月龄SAM-P8小鼠AHN数目减少，新生神经元树突长度、复杂性和树突棘密度均显著减小，并伴随着突触相关蛋白表达，以及AHN相关模式分离、空间学习-记忆功能的改变。 2.相比于同龄SAM-R1小鼠，3月龄SAM-P8小鼠齿状回区GSK-3β表达增加，同时GSK-3β活性均显著增强。而6月龄小鼠中GSK-3β表达量不再增加，其活性也未见增强。3.野生型小鼠的海马NSC中选择性过表达人源性GSK-3β后促进新生神经元的存活，短期(4周)内AHN数目增加，新生神经元树突复杂性增加、树突棘密度降低；但长期(8周)内AHN数目减少、新生神经元树突复杂性、树突棘密度均显著减小，其原因可能是GSK-3β过表达造成了NSC池的加速消耗。 4.使用GSK-3β特异性抑制剂SB216763可以有效促进6月龄SAM-P8小鼠AHN，并改善模式分离功能障碍。 5.选择性半敲除野生型小鼠NSC中的GSK-3β对AHN无显著影响，全敲除GSK-3β后AHN数目减少，新生神经元树突复杂性降低。 结论： NSC胞内GSK-3β的表达和激活在维持小鼠AHN中发挥着重要作用。加速衰老小鼠海马NSC中GSK-3β的增多和活性增强可以加速NSC池的损耗，造成短期内AHN数目增加，但长期内AHN数目减少、树突分化出现障碍。使用药物抑制GSK-3β的过度激活可以有效保护快速衰老小鼠中的AHN损伤，并改善相关认知功能。这些结果揭示在加速衰老过程中海马NSC胞内GSK-3β的过度激活是造成AHN损伤的重要机制，并为相关疾病的促神经新生治疗提供了新的分子靶标。
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