糖尿病已成为全球健康危机,约5.37亿患者饱受其害,其中认知功能障碍是最令人担忧的并发症之一。长期高血糖环境下,大脑中的小胶质细胞(microglia)过度激活,释放大量炎症因子,导致神经元损伤和突触功能异常。然而,这一过程的具体分子机制尚不明确,临床上也缺乏针对性治疗手段。徐州医科大学的研究团队在《Journal of Neuroinflammation》发表的重要研究,揭示了RAGE-RIPK1相互作用在糖尿病认知障碍中的关键作用,并开发出具有治疗潜力的靶向干预策略。
研究团队运用了多种关键技术:通过单细胞RNA测序定位RIPK1在脑组织中的表达;采用分子对接和表面等离子共振(SPR)分析蛋白相互作用;构建突变体通过GST pull-down验证结合域;设计脑靶向穿透肽进行体内外功能验证;利用电生理和行为学评估认知功能改善。
研究结果
RIPK1表达增加与糖尿病患者认知障碍相关
临床研究发现糖尿病患者血浆和白细胞中RIPK1水平显著升高,与蒙特利尔认知评估(MoCA)得分呈负相关。单细胞测序显示RIPK1主要在小胶质细胞簇表达,为机制研究提供了方向。
RIPK1通过死亡域(DD)的599-603位氨基酸直接结合ctRAGE
分子对接和突变实验证实,RIPK1的EIDHD序列(599-603位)是与RAGE C端(ctRAGE)结合的关键位点。设计的干扰肽(RIPK1-peptide)能特异性阻断这一相互作用,SPR显示其与ctRAGE具有高亲和力(kd=8.98×10-4)。
RIPK1肽改善高糖诱导的小胶质细胞炎症损伤
在50 mM高糖培养的BV2小胶质细胞中,RIPK1-peptide显著减少RIPK1磷酸化(p-RIPK1S166),抑制caspase-8活化和IL-6/IL-1β释放,细胞凋亡率降低47.3%。
RIPK1肽减轻海马神经炎症
在db/db糖尿病模型小鼠中,每周静脉注射0.5 mg/kg的脑靶向肽(TGNYKALHPHNG-EIDHDY)持续6周,海马区IBA1+活化小胶质细胞减少62%,神经元存活率提高2.1倍,突触蛋白PSD-95和synaptophysin表达恢复。
RIPK1肽改善突触功能和认知行为
电生理显示肽治疗组长时程增强(LTP)幅度恢复至正常水平83%,莫里斯水迷宫测试中逃避潜伏期缩短58%。新型物体识别(NOR)和恐惧条件反射实验证实认知功能显著改善。
筛选靶向ctRAGE的小分子化合物
虚拟筛选获得2种先导化合物(1号和7号),能有效抑制RAGE-RIPK1结合,在高糖环境中降低caspase-8表达达71%。
这项研究首次阐明RAGE-RIPK1相互作用通过死亡域特定位点驱动神经炎症的分子机制。设计的脑靶向肽通过"空间位阻"效应选择性阻断病理性的蛋白相互作用,而不影响RIPK1的生理功能,避免了传统抑制剂全身性抑制的副作用。该策略不仅为糖尿病认知障碍提供了精准治疗新途径,也为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的干预提供了新思路。研究团队已着手优化小分子化合物的血脑屏障穿透性,推动其向临床转化。