PTK2B对认知功能障碍小鼠血液和脑组织中Aβ和Tau蛋白磷酸化水平的影响

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aylylxs
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目的:探讨阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)样动物模型脑组织中ptk2b基因及其表达产物PTK2B蛋白随着年龄变化的规律,及其与血液和脑组织中生物标记物Aβ1-42、Tau蛋白磷酸化(p-Tau)和行为学功能的关系。分析ptk2b基因对AD病理学和行为学的影响及机制。研究分两部分进行:(1)在APP/PS1转基因动物脑组织中ptk2b基因和PTK2B蛋白随着年龄增长变化的规律,PTK2B与血液和脑组织中Aβ1-42、p-Tau和LRP-1含量的变化关系;(2)探讨ptk2b基因、PTK2B蛋白与LRP-1转运蛋白的关系,分析认知功能障碍小鼠血液和脑组织中的Aβ变化与PTK2B的关系。方法:第一部分:3个实验组:5月龄、10月龄和15月龄的APP/PS1转基因小鼠,以及3个对照组:同月龄的C57BL/6J小鼠,共计6组,每组各8只。实验组动物经基因鉴定,筛选出符合AD样基因特征的小鼠进行实验。所有小鼠的认知行为学能力用Morris水迷宫检测之后,分别用IHC、Western blot或ELISA检测小鼠海马组织或血清中PTK2B、Aβ1-42、磷酸化Tau蛋白与总Tau含量比值(p-Tau/Tau)和LRP-1的表达,通过HE染色观察小鼠海马组织形态学改变,q RT-PCR检测海马ptk2b m RNA的表达。第二部分:随机将64只三月龄C57BL/6J小鼠分为实验组及对照组,并行侧脑室插管术。所有实验组小鼠经侧脑室(i.c.v.)注射凝聚态Aβ1-42(0.1μg/μL,3.6μL)建立认知功能障碍模型,3天后,分别各注射PTK2B抑制剂PF431396(15μg/m L,Aβ+PF组)、PTK2B激动剂PMA(18.75μg/m L,Aβ+PMA组)、LRP-1抑制剂RAP(0.2μg/m L,Aβ+RAP组)以及生理盐水(Aβ+NS);对照组则经侧脑室插管注射NS,3天后各i.c.v.注射等量的PF431396(PF组)、PMA(PMA组)、RAP(RAP组)以及NS(NS组)。每组均注射2μL。1周后通过Morris水迷宫检测小鼠认知行为学功能,用IHC和ELISA以及Western blot检测血清和海马组织中Aβ1-42、LRP-1、PTK2B的表达,用q RT-PCR检测海马ptk2b m RNA的表达。结果:第一部分:Morris水迷宫结果显示,APP/PS1各实验组与其C57对照组小鼠比较,认知行为学功能显著降低(动物寻找平台的平均潜伏期P<0.05或P<0.001;空间探索试验的穿越平台次数P<0.05或P<0.001;穿越平台所在象限的时间均为P<0.001)。各实验组行为学结果可见,APP/PS1转基因小鼠的认知行为学功能随月龄增长呈现进行性下降(寻找平台的平均潜伏期,APP/PS1-10 M与5 M以及15 M与10 M比较均显著延长,P<0.01或P<0.001;空间探索试验的穿越平台次数和穿越平台所在象限的时间APP/PS1-10 M与5 M以及15 M与10 M比较均显著减少,P<0.05、P<0.01或P<0.001);对照组C57小鼠则无显著的变化。随着年龄的增长,APP/PS1转基因小鼠血清中的Aβ1-42则逐渐降低(APP/PS1-10 M与5 M相比降低、15 M与10 M比较也降低,均为P<0.05);而海马组织中PTK2B(APP/PS1-10 M与5 M相比;15 M与10M比较相比,均升高,P<0.05,P<0.01或P<0.001)、ptk2b m RNA(APP/PS1-10M与5 M及15 M与10 M比较均升高,均为P<0.01)、Aβ1-42(APP/PS1-10 M与5 M及15 M与10 M相比,均升高,P<0.05或P<0.01)和p-Tau/Tau(APP/PS1-10 M与5 M比较;15 M与10 M比较,均升高,均为P<0.001)的表达均呈现逐渐升高的趋势;海马组织中LRP-1(APP/PS1-10 M与5 M相比;15 M与10 M相比,均降低,P<0.05或P<0.01或P<0.001)表达则逐渐下调。HE结果也显示,APP/PS1转基因小鼠随年龄增加海马组织病理学形态的变化及细胞数量减少均更显著。各年龄的APP/PS1小鼠与其C57小鼠比较上述指标均有显著差异(P<0.05或P<0.01或P<0.001)。各对照组之间比较,除海马组织中LRP-1随着年龄增加而降低以外(C57-10M与5 M;15 M与10 M比较均降低,P<0.05或P<0.01)其余指标均无显著差异。第二部分:Morris水迷宫结果表明,各实验组小鼠同其对照组C57小鼠相比,认知行为学能力均显著下降(定位航行试验中小鼠寻找平台潜伏期显著延长,P<0.001;穿越平台次数、穿越平台所在象限时间都减少,均P<0.001);各实验组之间比较,侧脑室应用PTK2B抑制剂PF431396可明显改善Aβ诱导的认知功能障碍模型小鼠的认知行为学功能(定位航行试验寻找平台的平均潜伏期缩短,P<0.001;穿越平台次数增多P<0.01;穿越平台所在象限的时间增加,P<0.05),应用PTK2B激动剂PMA或LRP-1抑制剂RAP则相反(定位航行试验的潜伏期增长,均P<0.001;穿越平台次数减少,均P<0.01;穿越平台所在象限的时间缩短,均P<0.05)。ELISA结果显示,各对照组之间比较,小鼠血清中Aβ1-42均没有显著差别;各实验组小鼠血清中Aβ1-42比其对照组C57小鼠均降低(P<0.001);各实验组之间比较,应用PTK2B抑制剂可提高Aβ诱导的认知功能障碍模型小鼠血清中Aβ1-42水平(P<0.01),PTK2B激动剂(P<0.05)或LRP-1抑制剂(P<0.05)则降低血清中Aβ1-42水平。免疫组织化学、Western blot及q RT-PCR结果表明,各对照组小鼠海马组织中PTK2B、Aβ1-42、LRP-1或ptk2b m RNA表达水平均没有显著差距;各实验组与其对照组C57小鼠相比,海马中Aβ1-42(P<0.001)、PTK2B(均为P<0.001)和ptk2b m RNA(P<0.001)均上调、而LRP-1则下调(均为P<0.001)。各实验组之间比较,用PTK2B抑制剂干预下调小鼠海马的PTK2B以及ptk2b m RNA(均为P<0.05)的表达后,海马组织中Aβ1-42水平降低(P<0.01),而LRP-1水平则上调(均为P<0.05);用PTK2B激动剂干预则引起相反的变化(P<0.001或P<0.05);而注射LRP-1抑制剂干预下调海马中的LRP-1水平后(均为P<0.001),海马Aβ1-42水平则升高了(P<0.001),但海马中的PTK2B以及ptk2b m RNA表达却没有显著改变(均为P>0.05)。结论:(1)APP/PS1转基因小鼠海马组织中PTK2B、Aβ1-42、p-Tau/Tau的表达上调和海马LRP-1以及血液中Aβ1-42下调,与其认知功能降低均呈时间依赖性变化。(2)PTK2B可能通过下调认知功能障碍模型小鼠脑组织中的LRP-1转运蛋白而升高海马组织Aβ1-42、降低血液中的Aβ1-42水平,进而影响其认知功能。
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