肢体缺血训练对雌激素剥夺模型大鼠海马CA1区神经元的保护作用及其机制

目的:探讨肢体缺血训练(LIT)对雌激素剥夺大鼠海马CA1区神经元的保护作用,并阐明其可能的分子机制。方法:3~4月龄SD大鼠27只,行双侧卵巢切除术(OVX)以制备雌激素剥夺模型,并随机分为OVX组、LIT组(OVX+LIT)和来曲唑(Let)组(OVX+LIT+Let),每组9只。大鼠于OVX术后第7天行LIT,每天1次,连续6周;Let组大鼠每天灌胃给药,剂量为10 mg·kg^(-1),连续6周。采用Westernblotting法检测各组大鼠海马CA1区神经元中突触相关蛋白(Synapsin1)、髓鞘碱性蛋白2(MBP2)、突触后致密蛋白95(PSD95)、环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)、磷酸化CREB(p-CREB)和脑源性神经营养因子(BDNF)蛋白表达水平;巴恩斯迷宫和新事物识别实验检测各组大鼠行为学指标。结果:与OVX组比较,LIT组大鼠海马CA1区神经元中突触相关蛋白Synapsin1、PSD95和MBP2蛋白表达水平明显升高(P<0.05),p-CREB和BDNF蛋白表达水平明显升高(P<0.05);与LIT组比较,Let组大鼠海马CA1区神经元中突触相关蛋白Synapsin1、PSD95和MBP2蛋白表达水平明显降低(P<0.05),p-CREB和BDNF蛋白表达水平明显降低(P<0.05)。巴恩斯迷宫实验,与OVX组比较,LIT组大鼠在目标象限停留时间延长,但差异无统计学意义(P>0.05);与LIT组比较,Let组大鼠在目标象限停留时间明显缩短(P<0.05)。新事物识别实验,与OVX组比较,LIT组大鼠探索新旧物体的时间延长,对新物体的辨别指数呈增加趋势,但差异无统计学意义(P>0.05);与LIT组比较,Let组大鼠探索新旧物体时间缩短,对新物体的辨别指数明显降低(P<0.05)。结论:LIT可能通过上调CREB磷酸化及BDNF水平、增加突触相关蛋白表达,从而保护雌激素剥夺大鼠海马CA1区神经元免受损伤并改善雌激素剥夺大鼠认知功能,Let可抑制LIT的神经保护作用。

光生物调节促进慢性低灌注大鼠海马神经元再生改善认知功能及其抗炎症作用

目的探讨光生物调节(photobiomodulation,PBM)对脑慢性低灌注大鼠海马神经元再生及认知功能和炎症损伤的影响。方法将雌性SD大鼠去双侧卵巢,1周后随机分为假手术组(Sham)、BCCAO组、PBM干预组(BCCAO+PBM),每组8只。BCCAO组永久性结扎大鼠双侧颈总动脉(bilateral common carotid artery occlusion,BCCAO)建立脑慢性低灌注模型,但不予光照;Sham组只钝性分离左、右侧颈总动脉,但不结扎,不予光照。BCCAO+PBM组在永久性结扎BCCAO的基础上,采用808 nm激光隔日照射大脑额叶皮层1个月,每次5 min,光剂量为20 mW/cm^(2)。造模完成后第86~90天行Morris水迷宫测试观察大鼠的空间学习记忆功能,第90天处死大鼠进行免疫荧光染色和Western blot分析。免疫荧光染色检测海马齿状回(dentate gyrus,DG)区细胞增殖标记物5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)、星形胶质细胞标记物胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、新生神经元前体细胞的特异性标志蛋白DCX、成熟神经元标志蛋白NeuN以及小胶质细胞标志蛋白Iba1的表达情况。Western blot分析海马区Iba1,炎症小体组成NLRP3、ASC、cleaved caspase-1的蛋白水平。结果水迷宫潜伏实验中,与BCCAO组相比,PBM干预组大鼠找到水下平台的时长缩短;在探索实验中,移除平台后大鼠在原平台象限探索的时间增加(P<0.05)。与BCCAO组相比,PBM干预组GFAP、Iba1的免疫荧光强度减弱(P<0.01);与Sham组和BCCAO组相比,PBM干预组可增加海马DG区BrdU阳性细胞的数量(P<0.05);3组间NeuN阳性细胞数差异无统计学意义,而PBM干预组DCX阳性细胞数增加(P<0.001),且DCX~+/NeuN~+共定位的细胞数较BCCAO组增多(P<0.001)。Western blot结果显示,与BCCAO组相比,PBM干预组Iba1、NLRP3、cleaved caspase-1蛋白的表达量均降低(P<0.05),ASC蛋白的表达量差异无统计学意义。结论PBM能有效改善慢性低灌注大鼠的空间学习记忆功能,抑制胶质细胞的激活、降低NLRP3炎症小体介导的炎症损伤,促进大鼠海马DG区内源性神经干细胞的再生。

基于生物信息学分析ApoE-ε4-/+阿尔茨海默病Braak分级的差异基因及其潜在治疗靶点

目的比较载脂蛋白E(ApoE)-ε4阳性与ApoE-ε4阴性的阿尔茨海默病(AD)患者在braak不同阶段的差异表达特征,筛选ApoE-ε4+AD的治疗靶点。方法从基因表达综合数据库(GEO)下载数据集GSE29652,利用R语言比较分析基因表达情况,筛选差异表达基因(DEGs);利用STRING数据库和Cytoscape软件进行蛋白互作网络分析及关键靶基因的筛查;利用基因本体功能注释(GO)和京都基因与基因组百科全书通路富集分析(KEGG)差异表达基因进行功能富集及通路分析。结果AD患者BraakⅠ~Ⅱ阶段筛选出ApoE-ε4阴性与ApoE-ε4阳性相关的差异表达基因共1417个,基于多种算法得到6个关键靶基因,分别为TNF、IL17A、CD8A、IL7R、TLR2、IL18;其中IL7R显著下调(P<0.05),TLR2和CD8A显著上调(P<0.05);GO和KEGG分析显示3个靶基因主要富集在淋巴细胞介导的免疫、细胞膜传递、NAD+核苷酶活性等,涉及原发性免疫缺陷、抗原处理和呈递、PI3K-Akt等信号通路。BraakⅢ~Ⅳ阶段筛选出ApoE-ε4阴性与ApoE-ε4阳性的差异表达基因共1050个,基于多种算法得到5个关键靶基因,分别为IGF1、LEP、PTGS2、INS、PTPN11;其中,PTPN11呈上调趋势(P<0.05);GO和KEGG分析显示其功能富集主要为ERK1和ERK2级联、肽基酪氨酸磷酸化、激素分泌的调节、蛋白酪氨酸激酶和激素受体结合等方面,涉及JAK-STAT和Ras信号通路。BraakⅤ~Ⅵ阶段,筛选出ApoE-ε4阴性与ApoE-ε4阳性相关的差异表达基因共364个,基于Degree算法得到12个关键靶基因,其中RAC1显著下调(P<0.05),MYH6显著上调(P<0.05);GO和KEGG分析显示2个靶基因主要富集在肌动蛋白丝聚合、钙调素结合等,涉及细胞凋亡等信号通路。结论AD早期阶段,ApoE-ε4可能与调控TLR2、IL7R和CD8A基因促进早期炎症有关;中期阶段,ApoE-ε4可导致PTPN11基因依赖的激素功能失调加速AD病理;AD晚期阶段,ApoE-ε4可能与RAC1和MYH6对钙离子调控密切相关。

前脑神经元芳香酶敲除对自然衰老雌性大鼠海马CA1区胶质细胞分化的影响

目的 芳香化酶(Aromatase)为雌激素合成关键酶,本研究采用前脑神经元芳香化酶敲除雌性大鼠(FBN-Aro-KO, KO),观察随衰老海马CA1区神经干细胞向星形胶质细胞、小胶质细胞分化的变化,揭示脑源雌激素的神经保护作用,为神经退行性脑病的防治提供重要靶点。方法 动物分组为(1)自然衰老雌性大鼠:1、3、6、14和18Mon;(2)6、18Mon KO大鼠和年龄匹配野生型大鼠(WT)。免疫荧光染色检测神经干细胞标志蛋白(SOX2)、星形胶质细胞标志蛋白(GFAP)、小胶质细胞标志蛋白(Iba1)、轴突和树突骨架蛋白(MBP和MAP2)水平。结果 在自然衰老组,1、3、6Mon大鼠SOX2+细胞数差异无统计学意义(P>0.05);与之比较,14Mon和18Mon组SOX2+的细胞数显著降低;GFAP荧光强度、SOX2+与GFAP+的共定位表达以及SOX2+/GFAP+细胞的增殖率升高(P<0.05)。在18Mon组,与WT组比较,KO组GFAP荧光强度、SOX2+细胞数、SOX2+与GFAP+共定位细胞数以及GFAP+增殖率均显著升高(P<0.01);且与WT组比较,KO组星形胶质细胞的总体积显著增大(P<0.05)。在自然衰老组,与1Mon组比较,14和18Mon组Iba1免疫荧光强度显著增强(P<0.0001);与18Mon WT组比较,KO组SOX2+与Iba1+的共定位表达、Iba1荧光强度、小胶质细胞的总体积显著增多(P<0.05)。在6Mon组,与WT组比较,KO组SOX2+与GFAP+的共定位表达、GFAP的荧光强度及增殖率均显著增高(P<0.01);但MAP2和MBP的荧光强度显著降低(P<0.01)。结论 自然衰老过程中,雌性大鼠海马CA1区神经发生在成年后显著较少,中年后细胞增殖降低;但胶质细胞增殖率增加。前脑神经元脑源雌激素长期缺失(敲除合成关键酶Aromatase),增加海马CA1区神经干细胞增殖和胶质细胞增殖、活化,促进神经炎症,最终导致神经元骨架蛋白水平降低。

肢体缺血后处理对手术绝经大鼠全脑缺血后海马CA1区星形胶质细胞极化的调控

目的 研究肢体缺血后处理对手术绝经大鼠全脑缺血后海马CA1区星形胶质细胞的影响,并探索其对星形胶质细胞亚型的调控。方法 3月龄SPF级SD大鼠行双侧卵巢切除制备手术绝经模型,并随机分为假手术组(Sham)、肢体缺血后处理假手术组(Sham+LIP)、全脑缺血再灌注组(IR)和肢体缺血后处理组(IR+LIP);采用四动脉结扎法制备全脑缺血模型(GCI)、结扎近心端后肢股动脉行肢体缺血后处理(LIP);GFAP、C3和S100A10免疫荧光染色观察星形胶质细胞形态及表达;Western blot技术检测海马CA1区星形胶质细胞标志蛋白GFAP、A1型(S100A10)和A2型(C3)星形胶质细胞标志蛋白水平。结果①Western blot结果显示,与Sham组比较,IR 7d组大鼠海马CA1区GFAP与C3蛋白表达显著增加,同时伴有S100A10蛋白表达降低;而肢体缺血后处理显著降低了GFAP和C3的蛋白表达,并显著上调了S100A10的蛋白表达。②免疫荧光染色结果可见IR 7d组大鼠海马CA1区GFAP和C3免疫荧光强度较Sham组和IR 7d+LIP组显著增强,而S100A10免疫荧光强度较Sham组和IR 7d+LIP组显著降低,且IR 7d组可见少量S100A10与GFAP免疫共定位和较强的GFAP与C3免疫共定位;而肢体缺血后处理增强了S100A10与GFAP免疫共定位,同时降低了GFAP与C3免疫共定位。结论 肢体缺血后处理能降低反应性星形胶质细胞表达;并通过促进星形胶质细胞向保护型A2型分化,而抑制其向损伤型A1型分化来调控星形胶质细胞的分型。