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人类的成长是一个逐渐衰老并最终死亡的过程。随着年龄的增长,机体的各项生命活动逐渐减弱,氧化还原平衡被打破,进而导致机体内的氧化应激增加,活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生增加以及抗氧化能力的降低。研究表明,衰老及衰老相关的神经退行性疾病的发生与线粒体的功能障碍存在着密切关系,作为能量ATP合成的主要场所,线粒体也是ROS产生的主要来源及攻击的靶点;线粒体生物发生是细胞形成新的线粒体,进而保持线粒体功能的一个重要过程,与线粒体的能量代谢密切相关;线粒体动力学则是线粒体分裂和融合的一个动态平衡过程,是线粒体自我修复缺陷的机制之一;近年的研究发现,作为机体重要的内源性抗氧化转录因子--核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid2-related factor2,Nrf2)除参与氧化应激的调节外,还可能参与线粒体功能的调节。基于在衰老过程中,老年雄性机体存在睾酮水平的下降和线粒体的功能障碍以及补充睾酮能够改善老年雄性大鼠脑功能活动的事实,推测睾酮对老年大鼠脑功能的活动的改善与其调控衰老过程中线粒体生物发生及动力学的平衡有关。因此,本研究以Nrf2野生和Nrf2敲除的老年雄性小鼠及去势(gonadectomy,GDX)成年雄性小鼠为实验对象,选取与学习记忆密切相关的海马CA1区,通过分析丙酸睾酮(testosterone propionate,TP)对其线粒体生物发生及线粒体动力学相关因子表达的变化,探讨雄激素在衰老过程中改善老年雄性脑功能活动的作用机制。目的:观察补充丙酸睾酮对老年雄性小鼠及去势成年雄性小鼠海马CA1区线粒体生物发生和线粒体动力学相关因子的表达变化,探讨Nrf2在这一过程中所发挥的作用。方法:Nrf2野生(WT)及Nrf2敲除(KO)小鼠被分成老年和成年两时间段。其中老年时间段小鼠包括成年对照、老年对照及老年TP组;成年时间段小鼠包括正常对照组、去势组及去势TP组;TP组每日以1mg/Kg背部皮下注射7周。以苏木素-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色方法观察海马CA1区锥体细胞层细胞状态;利用分光光度法测量脂质过氧化物终产物丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平;以实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,q PCR)的方法分析线粒体生物发生和线粒体动力学相关因子mRNA的表达水平;通过免疫印迹分析线粒体转录因子A(The mitochondrial transcription factor A,TFAM)、线粒体动力相关蛋白1(Dynamin-related protein 1,DRP1)、线粒体融合素1(Mitofusin 1,MFN1)三个指标的蛋白含量变化。结果:1.海马CA1区HE染色与成年对照组相比,老年对照组海马CA1区锥体细胞层细胞核固缩数量增多,KO老年对照组比WT老年对照组增加更为明显;与WT老年对照组相比,WT老年TP组核固缩数量减少;在KO老年TP组与KO老年对照组之间,海马CA1区锥体细胞层细胞核固缩数量无明显区别。2.MDA与成年对照组相比,老年对照组海马CA1区MDA水平增加,KO老年对照组比WT老年对照组增加更为明显;与WT老年对照组相比,WT老年TP组MDA水平降低;KO老年TP组与KO老年对照组之间MDA水平无明显改变。分别与WT正常对照组和KO正常对照组相比,去势组的MDA水平增高;与WT去势组相比,WT去势TP组的MDA水平显著降低,达到WT正常对照组水平;KO去势TP组MDA水平低于KO去势组,但仍高于KO正常对照组。3.线粒体生物发生及线粒体动力学相关因子mRNA水平变化1)线粒体生物发生相关因子mRNA水平变化与成年对照组相比,老年对照组海马CA1区的PGC-1α、NRF1、NRF2、TFAM mRNA水平降低。除PGC1α外,KO老年对照组NRF1、NRF2、TFAM mRNA水平比WT老年对照组降低更加明显。与WT老年对照组相比,WT老年TP组海马CA1区的PGC-1α、NRF1、NRF2、TFAM mRNA水平升高,但未达到WT成年对照组水平;KO老年TP组与KO老年对照组之间海马CA1区的PGC-1α、NRF1、NRF2、TFAM mRNA水平无明显区别。与两基因型正常对照组相比,去势降低了海马CA1区PGC-1α、NRF1、NRF2、TFAM的mRNA表达水平;补充TP反转上述观察指标到正常对照组水平。2)线粒体动力学相关因子mRNA水平变化与成年对照组相比,老年对照组海马CA1区的DRP1、Fis1、MFN1、MFN2、OPA1 mRNA水平降低。KO老年对照组DRP1、Fis1、MFN1、MFN2、OPA1 mRNA水平比WT老年对照组降低更加明显。与WT老年对照组相比,WT老年TP组海马CA1区的DRP1、Fis1、MFN1、MFN2、OPA1 mRNA水平升高,但未达到WT成年对照组水平;KO老年TP组与KO老年对照组之间海马CA1区的DRP1、Fis1、MFN1、MFN2、OPA1mRNA水平无明显区别。与两基因型正常对照组相比,去势升高了海马CA1区DRP1和Fis1的mRNA表达水平、降低了海马CA1区MFN1、MFN2和OPA1的mRNA表达水平;补充TP反转上述观察指标到正常对照组水平。4.免疫印迹与成年对照组相比,老年对照组海马CA1区的TFAM、DRP1和MFN1的蛋白水平降低。与WT老年对照组相比,WT老年TP组海马CA1区的TFAM、DRP1和MFN1的蛋白表达水平升高,但未达到WT成年对照组水平;KO老年TP组与KO老年对照组之间海马CA1区的TFAM、DRP1和MFN1的蛋白表达水平无明显差别。与两基因型正常对照组相比,去势降低了海马CA1区TFAM和MFN1的蛋白表达水平、升高了海马CA1区DRP1的蛋白表达水平;补充TP反转上述观察指标到正常对照组水平。结论:1.衰老过程中补充丙酸睾酮可促进海马CA1区线粒体的生物发生、稳定线粒体动力学的平衡,这一作用依赖于转录因子Nrf2的存在。2.Nrf2的敲除加重衰老过程中海马CA1区线粒体生物发生及线粒体动力学的损害。3.线粒体生物发生及线粒体动态学受雄激素水平的变化的影响。