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目的 目前,关于阿尔茨海默病(Alzheimersdisease,AD)的发病机制尚不十分清楚,多数学者认为Aβ在脑组织的沉积是各种原因诱发AD的共同通路。Aβ是由其前体蛋白APP裂解而来,它可以通过星形胶质细胞的谷氨酸受体亚基NR2B及谷氨酸受体阻断剂地卓西平马来酸盐(dizocilpinemalte,MK801)间接影响细胞的释放功能,从而减轻AD的病理变化。星形胶质细胞的特征性表达产物S100β过量表达可能是诱导神经病理学变化的重要原因,同时它与Aβ协同启动凋亡系统,而Bax和Bcl-2正是凋亡反应的主要指标。 近年来关于谷氨酸的离子型受体NMDA在AD发病机制中的作用备受关注,长时间NMDA受体被激活,可导致神经细胞持续释放Aβ,而MK801却可以阻断NMDA受体的离子通道,从而防止谷氨酸损伤神经细胞。也有研究证明老年大鼠脑内NR2B的mRNA和蛋白质均明显减少,而提高NR2B的含量,却可以改善大鼠的学习记忆能力。 但是,国内外关于Aβ损伤大鼠额叶及颞叶皮层星形胶质细胞活化时产生的S100β与Ca2+,以及Aβ与NR2B关系的研究尚少。因此,本研究拟采用体内外研究相结合的方法,进一步探讨Aβ是否能够通过NMDA受体对星形胶质细胞产生影响,同时对比观察MK801对Aβ大鼠额叶及颞叶皮层星形胶质细胞细胞与锥体细胞毒性的保护作用,为AD的预防及治疗提供可靠的形态学、分子生物学及免疫学基础。 研究方法 一、体内实验 (一)动物模型制作及分组 选用中国医科大学实验动物中心在相同环境下饲养的SPF级Wistar雄性大鼠60只,4月龄,体重250~270g,随机分为空白对照组、Aβ损伤组和MK801组,每组各20只。选择左侧侧脑室为注射靶区。空白对照组:不做任何处理。Aβ损伤组:注射Aβ25-35(5g/L)溶液3μL,以后每天给药2μL,持续2周。MK801组:注射Aβ25-35(5g/L)溶液3μL,以后每天给药2μL,持续2周。再通过微量给药系统注射MK801(0.03g/L)溶液,每次2μL,持续1周。 (二)Morris水迷宫行为学测试 (三)免疫组织化学方法 (四)Westernblot方法 二、体外实验 (一)星形胶质细胞体外培养、鉴定及分组 (1)空白对照组:不做任何处理;(2)Aβ损伤组:给予原代培养第20天的细胞Aβ25-3510μM/L孵育24h;(3)MK801组:首先给予Aβ25-3510μM/L孵育24h,再给予MK801,终浓度为10μM/L每隔24h给药一次,共3次。 (二)细胞活力检测 (三)Hoechst33258检测细胞凋亡 (四)钙离子荧光探针技术 (五)免疫荧光技术 三、统计学分析 本实验数据利用SPSS18.0,Grampadprism5,ImageJ1.5.1,Imageproplus6.0和Photoshop8.0统计软件进行分析,所得数据用均数±标准差(mean±s)表示,P<0.05有统计学意义,P<0.01有显著性差异。 结果 一、体内实验 (一)Morris水迷宫测试大鼠行为学变化 1、平均游泳速度 Aβ损伤组与空白对照组比较及MK801组与Aβ损伤组比较,平均游泳速度均无差异。 2、平均逃避潜伏期 Aβ损伤组与空白对照组比较逃避潜伏期延长,MK801组与Aβ损伤组比较逃避潜伏期缩短。 3、目标象限游泳时间百分比 Aβ损伤组与空白对照组比较游泳时间百分比延长;MK801组与Aβ损伤组比较游泳时间百分比缩短。 4、穿越平台次数 Aβ损伤组与空白对照组比较及MK801组与Aβ损伤组比较,穿越平台次数均无差异。 (二)免疫组化方法观察额叶皮层四种蛋白的表达 1、S100β蛋白的表达 镜下观察空白对照组S100β阳性细胞较少,Aβ损伤组阳性细胞数较空白对照组明显增多;MK801组阳性细胞数较Aβ损伤组减少。 2、Bax、Bcl-2蛋白的表达 镜下观察Aβ损伤组Bax阳性细胞数较空白对照组明显增多;各实验组Bcl-2蛋白的表达存在明显差异,Aβ损伤组阳性细胞数较空白对照组明显减少;MK801组阳性细胞数较Aβ损伤组增多。 3、NR2B蛋白的表达 镜下观察与空白对照组比较,Aβ损伤组阳性细胞数明显减少;与Aβ损伤组比较MK801组阳性细胞数增多。 (三)Westernblot方法检测额叶及颞叶皮层四种蛋白的表达 对条带灰度进行灰度测定和分析,结果显示:S100β在Aβ损伤组额叶与颞叶皮层中的表达较空白对照组明显上调,与Aβ损伤组比较MK801组S100β表达下调。Bax在额叶及颞叶皮层的表达一致,与空白对照组比较,Aβ损伤组的Bax表达明显上调,与Aβ损伤组比较,MK801组的Bax表达下调。与空白对照组比较Bcl-2在Aβ损伤组额叶皮层表达上调,与Aβ损伤组比较Bcl-2在MK801组的表达上调;与空白对照组比较Bcl-2在Aβ损伤组颞叶皮层的表达下调,与Aβ损伤组比较其在MK801组的表达明显下调。NR2B在额叶的Aβ损伤组的表达较空白对照组下调,其在MK801组颞叶皮层的表达与Aβ损伤组比较上调。 二、体外实验 (一)细胞活力检测 MTT法检测MK801对Aβ25-35所致细胞活力的变化,与空白对照比较,随药物浓度的加大Aβ损伤组与空白对照组比较细胞活力下降,MK801组与Aβ损伤组比较细胞活力升高。 (二)Hoechst33258检测细胞凋亡 检测空白对照组、Aβ损伤组和MK801组细胞的凋亡,空白对照组凋亡没有发生变化,趋势稳定,Aβ损伤组及MK801组细胞凋亡随Aβ25-35浓度的增大而加重。与空白对照组比较Aβ损伤组的细胞凋亡加重,而MK801组细胞凋亡较Aβ损伤组减轻。 (三)钙离子荧光探针技术 空白对照组、Aβ损伤组和MK801组细胞随着时间的延长,细胞内钙离子荧光强度逐渐增强,Aβ损伤组与空白对照组比较细胞内钙离子增多显著,MK801组与Aβ损伤组比较细胞内钙离子明显减少。 (四)免疫荧光技术 Aβ损伤组与空白对照组比较S100β表达的红色荧光较多;MK801组与Aβ损伤组比较S100β的表达减少。与空白对照组比较Aβ表达的绿色荧光较多;MK801组与Aβ损伤组比较Aβ的表达减少。 结论 1、Aβ25-35大鼠额叶及颞叶皮层锥体细胞Bax表达上调,颞叶Bcl-2表达下调,并增加细胞凋亡。 2、星形胶质细胞能够通过上调NR2B亚基的表达缓解Aβ25-35的神经毒性。 3、MK801能够明显下调Aβ损伤大鼠Bax的表达水平,上调Bcl-2的水平;并缓解Aβ25-35所致的细胞凋亡形态学的变化。 4、MK801能够明显下调Aβ损伤大鼠星形胶质细胞S100β与上调NR2B的表达水平。 5、Aβ25-35致细胞活力下降与细胞内钙离子升高,而MK801却可以缓解这一变化。