氯化锂降低氧化应激水平改善APP/PS1双转基因小鼠学习记忆功能的机制

目的锂(Li)对神经退行性疾病有潜在神经保护作用,但其分子作用机制尚不清楚。在阿尔茨海默病(AD)发病机制中,氧化应激(OS)水平升高及β-淀粉样肽(Aβ)产生过多是重要的导致患者智力低下的致病因素之一。本课题探讨经氯化锂(Li Cl)处理的APP/PS1双转基因小鼠是否能减少Aβ的生成,以及其是否能通过调控糖原合成激酶-3β(GSK3β)/核因子E2相关因子(Nrf2)/血红素加氧合酶1(HO-1)通路来减轻该小鼠脑组织OS损伤,并逆转APP/PS1双转基因小鼠学习记忆能力水平的降低。方法应用免疫组化方法检测各组小鼠脑组织中老年斑的数量;用PCR法扩增模板DNA进行双转基因突变鉴定,筛选APP/PS1双转基因小鼠;转基因及野生型小鼠随机分为4组,即野生型组、野生型+Li Cl处理组、转基因+Li Cl处理组、转基因组。野生型+Li Cl处理组及转基因+Li Cl处理组小鼠4月或8月龄时每天1次用Li Cl灌胃处理(100 mg·kg-1,为期2个月),野生型组及转基因组小鼠则用同等容量的生理盐水进行灌胃处理;蛋白印迹法检测动物脑组织中GSK3β,p-GSK3β(ser9),Nrf2及HO-1蛋白表达水平;用生物化学方法测定各组小鼠脑组织与血清中SOD和GSH-Px活性及MDA含量;ELISA法测定脑组织内不可溶性Aβ含量;尼氏染色检测各组小鼠脑组织神经元尼式小体密度;行为学实验检测各组小鼠学习记忆能力。结果与野生型小鼠相比,6月及10月龄APP/PS1双转基因小鼠脑组织内可见明显的老年斑,不可溶性Aβ含量较高,以10月龄小鼠尤为明显(P<0.05);同时GSK3β活性明显增加,Nrf2和HO-1蛋白表达水平降低,脑组织及血清中SOD和GSH-Px活性降低,MDA含量增加(P<0.05);且转基因小鼠脑组织神经元中尼式小体密度明显减少,其学习记忆能力降低。而对4月或者8月龄APP/PS1双转基因小鼠予以Li Cl进行灌胃处理2月后,与未经处理的同龄APP/PS1双转基因小鼠相比,其脑组织内可见老年斑、不可溶性Aβ含量下降(P<0.05);同时APP/PS1双转基因小鼠脑组织中GSK3β活性、Nrf2及HO-1蛋白表达水平的改变被逆转,转基因动物脑组织和血清OS水平降低(P<0.05),且尼式小体密度明显增加,小鼠空间学习记忆能力提升(P<0.05)。结论 APP/PS1转基因小鼠体内氧化应激水平升高伴随空间记忆力及学习能力下降及脑组织神经元中尼式小体密度减少;Li Cl能减少APP/PS1双转基因小鼠脑组织中Aβ含量,从而减少Aβ在AD发病中的毒性作用,同时Li Cl能预防及逆转APP/PS1双转基因小鼠脑组织中GSK3β/Nrf2/HO-1通路表达的下调,提高机体抗氧化应激能力,减少OS损伤,从而改善APP/PS1双转基因小鼠学习记忆能力,增加尼式小体密度,发挥神经保护作用。