最新！这两个领域取得重要进展

 一、发现糖尿病相关认知障碍发生新机制与诊断标记物

流行病学研究发现二型糖尿病能使阿尔兹海默病（老年痴呆）的发生率增加1.5-2.5倍，是老年痴呆发生的重要风险因素，因此人们提出阿尔兹海默病是第三类型糖尿病。但是引起糖尿病人群认知损伤的机制还不清楚。

2021年1月7日，中国科学技术大学申勇教授课题组在国际著名阿尔兹海默病协会的官方杂志Alzheimer's & Dementia:在线发表题为“Increased β-site APP cleaving enzyme 1-mediated insulin receptor cleavage in type 2 diabetes mellitus with cognitive impairment”的研究论文。发现了阿尔兹海默病（AD）致病关键蛋白酶，β-淀粉样前体蛋白（APP）切割酶（BACE1）在二型糖尿病患者体内异常升高，通过剪切胰岛素受体而影响胰岛素敏感性，参与胰岛素抵抗的发生。并首次提出BACE1不仅通过促进淀粉样蛋白（Aβ）的产生、且可能通过促进胰岛素抵抗进而增加二型糖尿病患者的认知损伤发生风险。

该课题组通过和中国科学技术大学附属第一医院老年科康冬梅、葛余浩和张薇薇主任等合作开展的临床队列研究中发现，传统上认为只有在认知障碍病人血液内增加的BACE1蛋白水平及其切割β-淀粉样前体蛋白的活性，同样也在二型糖尿病人群中增加。该研究组还发现，BACE1蛋白在糖尿病人体内的增加，会过度的切割胰岛素受体（INSR），释放细胞膜胰岛素受体到血液中，影响胰岛素信号传递，因此，BACE1的上调是胰岛素抵抗发生新的风险因素。鉴于胰岛素抵抗本身是认知损伤的重要病理机制，糖尿病患者体内的BACE1可能通过促进 Aβ产生与胰岛素抵抗等多种机制促进认知损伤发生。

目前，很多临床研究发现血糖控制能够显著改善糖尿病人群的认知障碍。相一致的是，该项研究还发现发现高血糖症是促进BACE1高表达的主要病理机制。因此，BACE1不仅是联系二型糖尿病与认知障碍发生的桥梁，也是改善二型糖尿患者体内胰岛素抵抗以及二型糖尿病相关认知障碍发生的关键靶点。并且BACE1对胰岛素受体异常切割只发生在糖尿病人群中，血浆内的游离胰岛素受体能够很好地区分糖尿病相关认知障碍患者和单纯认知障碍患者，这将为开展糖尿病相关认知障碍患者的相关临床研究，提供很好诊断与治疗标记物。

图1：BACE1通过多条通路参与二型糖尿病人认知损伤发生

中国科学技术大学博士研究生包红和刘一鸣为共同第一作者，申勇教授和特任副研究员高峰为共同通讯作者。该研究获得了了科技部、中科院、国家自然科学基金委的资助，得到了安徽省和中国科学技术大学的大力支持。

文件链接：

https://alzjournals.onlinelibrary.wiley.

com/doi/full/10.1002/alz.12276

二、在氢氧燃料电池阴极催化剂设计方面取得重要进展

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学与材料科学学院的曾杰教授团队和国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，通过精准的氧化刻蚀，调控钯铂合金的形貌和组分，设计并构筑出了超立方体框架结构催化剂，其在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性。研究成果以“Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”为题发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.

0c12282）。

燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。也是继火电、水电、核电之后的第四种发电装置，是当今世界各科技强国都十分重视的高新技术开发领域。电池阴极的氧还原反应的铂基催化剂活性和稳定性较低，制约了电池的输出功率和充放电循环次数，从而增加了整个燃料电池的成本。因此，高活性、高稳定性的阴极催化剂的制备成为该领域研究的热点与难点。空心框架结构以其高比表面、高活性位点占比等优点成为最有潜力的催化剂制备策略之一。该研究团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子的去除和余下钯原子与铂原子的重排，得到钯铂合金超立方体框架结构。此外，通过调节初始立方体中钯、铂两种元素的比例，还可以得到八足体和立方框架结构。

在氢氧燃料电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性分别达到了商用铂碳催化剂的4.1倍，11.6倍和8.3倍。此外，超立方体结构催化剂还表现出了最高的本征活性（2.09安培每平方厘米）和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。这种新的超立方体框架催化剂设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新的思路。

该项研究得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、中科院前沿科学重点研究项目等资助。

图2.几种钯铂框架结构催化剂和商用铂碳催化剂的单位质量活性对比

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.

0c12282

文章来源：中国科大新闻网

扫描二维码关注

中国科大本科招生各官方平台
了解更多最新信息

还可以通过消息、私信或者留言进行咨询

中国科大本科招生

微信公众号

新浪微博

抖音视频

微信视频号

哔哩哔哩

快手视频

推荐阅读