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關于糖尿病認知功能障礙，現(xiàn)在學術界公認的觀點是：其與腦老化及AD有密切關系。在病理方面，AD有以下兩大特征：大腦皮層及海馬區(qū)的β淀粉樣蛋白（Amyloidβ,Aβ)在胞外積累并形成老年斑（senile plaque,SP)、腦神經細胞內tau蛋白異常聚集形成神經原纖維纏結（neurofibrillary tangle,NFT)。有研究發(fā)現(xiàn)上訴改變也存在于糖尿病小鼠腦中。對鏈脲佐菌素(streptozotocin.STZ)-糖尿病模型小鼠的研究表明，其海馬神經元在分子水平存在Aβ表達過量；趙詠梅［10］等在糖尿病小鼠腦組織超磷酸化研究中發(fā)現(xiàn)，糖尿病小鼠腦內出現(xiàn)tau蛋白的過度磷酸化。IGF-I可以降低Aβ蛋白的神經毒性作用及抑制tau蛋白的過度磷酸化。實驗發(fā)現(xiàn)，祛除了IGF-1基因的小鼠腦內Aβ水平增高，提示腦內Aβ的水平與IGF-1的水平密切相關；老年大鼠給予皮下緩慢注射IGF-I之后，腦實質中Aβ水平能降低到成年大鼠水平，而腦脊液中Aβ含量明顯增加。進一步研究發(fā)現(xiàn)IGF-I對腦內Aβ清除的機制是增加腦脊液中Aβ與載體蛋白的結合，并將Aβ運輸?shù)侥X外，從而降低腦實質內Aβ的含量。其作用途徑是通過介導下游的PI3-K/蛋白激酶B(PKB)和有絲裂原活化蛋白激酶（MAPK)信號途徑。Hong［11］等和刑長虹［12］等均發(fā)現(xiàn)IGF-I可以抑制tau蛋白的過度磷酸化。其作用機制是IGF-I通過介導PIK-3/PKB、MAPK、Wnt信號系統(tǒng)，進而降低tau蛋白磷酸化的相應蛋白激酶糖原合成激酶（GSK-3β)的活性，從而抑制tau蛋白的過度磷酸化。
胰島素樣生長因子-I保護膽堿能神經細胞系統(tǒng)基底前腦的膽堿能細胞發(fā)出軸突廣泛的投射到腦皮質和海馬組織，這一投射被認為與學習、記憶和認知功能密切相關。膽堿能突觸的異常和許多認知障礙疾病有關。AD的病理特征之一是基底前腦的膽堿能細胞出現(xiàn)嚴重變性，其潰變程度與認知功能成負相關。而有研究表明上述改變同樣存在于糖尿病小鼠腦中。王憲玲［13］等研究發(fā)現(xiàn)，自發(fā)性2型糖尿病小鼠在發(fā)病后12周，皮質和海馬中ChAT活性明顯下降，膽堿能神經系統(tǒng)受損。近來研究發(fā)現(xiàn)IGF-I是一種能調節(jié)中樞神經系統(tǒng)乙酰膽堿合成和釋放的調節(jié)因子。石廣濱［14］等研究發(fā)現(xiàn)向癡呆大鼠側腦室注射IGF-1后，其與對照組相比，腦內ChAT表達明顯增多，且其行為學明顯改善。
5 胰島素樣生長因子-I修復腦組織缺氧缺血損傷
慢性高血糖和晚期糖基化終末產物（AGEs)可損傷2型糖尿病患者腦血管內皮功能，導致腦動脈粥樣硬化，使腦血流量減少。并且高血糖可加重缺血性腦損傷，而將血糖控制在正常底線水平可以減輕腦缺血造成的損傷。趙晉華［15］等發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者存在不同程度的額、顳、頂葉血流灌注減低，并且額顳葉的血流灌注與記憶力、判斷力、概括力、思維的靈活性有相關關系。由此可見糖尿病時，高血糖可以導致腦組織缺氧缺血損傷，進而引起認知功能障礙。IGF-I可以修復腦組織缺氧缺血造成的損傷。Gluckman［16］等發(fā)現(xiàn)，向缺血缺氧大鼠模型一側腦室單次注入IGF-I后，神經元缺失可明顯減少。同時許多研究表明腦缺氧缺血后腦組織IGF-I的表達明顯增加，且IGF-I的表達與腦損傷呈正相關。這些都直接或間接提示腦缺血缺氧后IGF-I可以降低神經元損傷的嚴重程度，并阻止神經元進一步死亡。有研究揭示其機制是：IGF-I不僅可以通過降低血糖增加腦血流（CBF)，而且可以顯著抑制腦缺血再灌注后神經元的調亡。
6 胰島素樣生長因子-I降低NO的神經毒性作用
NO被認為是糖尿病神經病變血管學說和代謝學說的橋梁。糖尿病長期代謝異常導致的微血管病變、能量代謝異常引起突觸前神經元釋放谷氨酸增加，從而過度激活N-甲基-D-天門冬氨酸（NMDA)受體，使受體調控的Ca2+通道病理性開放，造成細胞內Ca2+超載，進而可刺激Ca2+/CaM依賴性一氧化氮合酶（nNOS)活性增高。誘導性一氧化氮合酶（iNOS)在通常情況下并不表達，但糖尿病長期代謝異常所導致的腦組織缺血缺氧也可以誘導其生成。NO作為一種逆向信息傳遞物質參與LTP的產生和維持，從而形成學習記憶的神經基礎和分子機制。Greet［17］研究發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠海馬NOS活性及含量與學習及記憶能力呈負相關，而正常大鼠海馬NOS活性及含量與學習及記憶能力呈正相關，說明適量NO是維持學習記憶功能所必需的，但過量的NO則會產生神經毒性作用，誘發(fā)神經元損傷，從而降低LTP。研究發(fā)現(xiàn)IGF-I能通過抑制NO誘導的毒性損傷發(fā)揮腦保護作用。Matsuzaki［18］等證明其作用機制是通過PI3-K/Art途徑抑制NO誘導的細胞凋亡，并能調節(jié)NO誘導的Bcl-2和Bax的表達醫(yī).學.全.在.線quanxiangyun.cn。
7 胰島素樣生長因子-I抑制鈣穩(wěn)態(tài)破壞
糖尿病可以通過損害神經元Ca2+的穩(wěn)態(tài)，使神經發(fā)生退行性改變，最終導致神經元功能障礙和細胞死亡，從而出現(xiàn)認知功能障礙。其機制是糖尿病既可導致G蛋白活性下降，從而使G蛋白對鈣通道的調節(jié)作用減弱，又可導致Ca2+-Mg2+-ATP酶活性顯著異常，從而使其對Ca2+濃度的調節(jié)發(fā)生異常。這兩方面異�？蓪е翪a2+穩(wěn)態(tài)的破壞。Ca2+穩(wěn)態(tài)的破壞可以通過自由基的釋放形成線粒體通透性轉運（MPT)孔，從而使線粒體底物蛋白如細胞色素C和凋亡誘導因子（AIF)進入細胞液，激活caspases，導致細胞死亡。近年來很多研究發(fā)現(xiàn)IGF-I可以通過抑制鈣穩(wěn)態(tài)的破壞從而促進神經元存活。其作用機制目前存在爭議，有學者認為是通過增強L型鈣離子通道而促進神經元存活［19,20］，有學者認為是通過增強N型和P/Q鈣離子通道來維持神經細胞功能的［21］，也有作者認為IGF-I是通過直接調節(jié)鈣結合蛋白來穩(wěn)定鈣通道和防止細胞內鈣超載從而發(fā)揮神經保護作用的。盡管大家闡述的機制不同，但IGF-I可以抑制鈣離子穩(wěn)態(tài)的破壞從而維持細胞的存活作用是肯定。
8 胰島素樣生長因子-I改善胰島素抵抗及高胰島素血癥
多項糖尿病認知功能障礙流行病學研究顯示，胰島素抵抗及高胰島素血癥與糖尿病認知功能障礙呈正相關。人群研究發(fā)現(xiàn)，具有胰島素抵抗的慢性高胰島素血癥患者，以及空腹及餐后血胰島素水平增高的正常人，其認知功能減退甚至癡呆發(fā)生的危險性均顯著增高［22］。其作用機制尚不明確，有研究揭示可能是胰島素抵抗時，通過胰島素信號轉導途徑和胰島素降解酶（胰島素降解的底物是胰島素和Aβ，胰島素作為Aβ的競爭性結合底物，可抑制Aβ的降解，從而加重中樞神經細胞Aβ沉積)的作用，引起某些神經退行性病變，從而影響中樞神經功能。目前有許多研究集中在IGF-I與胰島素敏感性的關系上。研究發(fā)現(xiàn)，IGF-I獨立的與胰島素敏感性相關，當IGF-I濃度低時，胰島素敏感性下降，產生胰島素抵抗［23］，但其機制尚不明確。反之，用重組人IGF-I治療胰島素敏感性下降的老鼠，其胰島素敏感性恢復［24］。因此IGF-I可能通過提高胰島素敏感性來改善認知功能障礙。
