选择素P对阿尔茨海默症的影响

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背景:选择素P(Selectin P)是一种选择素家族蛋白,源于血小板或血管内皮细胞,可溶性形式存在于血浆中,当血小板或内皮细胞激活时,选择素P能迅速在其表面高表达并发生内吞作用。选择素P高表达是血小板活化和内皮细胞损伤的标志物,常伴随炎症发生。在各种急慢性心血管和脑血管疾病中检测到选择素P的升高,而抑制选择素P表达可减少血小板活化。大脑中的炎症反应在阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)中起着重要的作用。本文旨在探讨选择素P作为血小板活化和内皮细胞损伤标记物是否与AD存在密切关系,是否通过炎症反应影响阿尔茨海默症的形成和发展。方法:以腺相关病毒AVV9包装选择素P干扰基因质粒,在小鼠四月龄时进行尾静脉注射干扰病毒敲低小鼠血浆选择素P;七月龄时,以旷场、十字高架迷宫、T迷宫、水迷宫和条件恐惧实验评价小鼠焦虑情绪、运动能力、认知和空间记忆能力;通过荧光检测、蛋白免疫印迹和ELISA检测血浆、海马、皮层等组织选择素P表达情况;生化分析仪检测小鼠血糖、血脂和肝肾功能;以硫黄素T(Th T)染色、Aβ免疫荧光和蛋白免疫印迹检测Aβ病理相关蛋白水平;以甘氨酸银染色和蛋白免疫印迹检测Tau病理相关蛋白水平;以尼氏染色和蛋白免疫印迹检测神经元及突触蛋白损伤情况;以ELISA和蛋白免疫印迹检测Trem2、i NOS、IBA-1、SR-BI、NFκB、GFAP、IL-3、IL-6和TNF-α等炎症因子在血浆、皮层和海马组织中的表达情况;最后通过蛋白质组学和代谢组学分别分析选择素P敲低对野生型(WT)及AD模型小鼠脑内各种蛋白水平及代谢物水平的影响,从而探索选择素P影响小鼠脑功能及AD相关病理的可能途径及分子机制。结果:小鼠七月龄时随机取部分小鼠检测发现其脑、肝组织有绿色荧光,表明病毒携带的干扰质粒成功转入并表达;之后发现各组小鼠血浆、海马、皮层等组织选择素P水平显著降低,表明病毒干扰成功。敲低选择素P对WT和AD模型小鼠产生了不同的影响,具体包括:增加了WT小鼠的焦虑情绪,降低了其运动能力、空间学习和记忆能力,降低了血中高密度脂蛋白、尿素氮水平,增加了野生型小鼠大脑皮层和海马中的Aβ寡聚体和老年斑含量,增加了WT小鼠多种炎症因子的含量;改善了AD模型小鼠的空间记忆和学习能力障碍,降低了血中低密度脂蛋白、肌酐水平,降低了AD模型小鼠大脑皮层和海马中的Aβ寡聚体和老年斑含量,同时降低了AD模型小鼠体内多种炎症因子的含量。选择素P的敲低减少了AD模型小鼠脑内神经纤维缠结(NFT)含量、增加了皮层神经元活性增加,但是对WT小鼠无影响。另外选择素P的敲低对WT及AD模型小鼠脑内的tau蛋白磷酸化水平和突触相关蛋白的表达水平无显著影响。进一步地,我们分别采用蛋白组学和代谢组学分析了选择素P敲低对WT及AD模型小鼠脑内各种蛋白含量和代谢物水平的影响,结果显示WT实验组与AD对照组存在50种相同差异蛋白,且同向升高或降低;AD实验组与WT对照组存在29种相同同差异蛋白,其中28种调控方向一致。代谢组学结果显示在两种离子模式下WT实验组与AD对照组共有22种相同差异代谢物,AD实验组与WT对照组共有46种相同差异代谢物。我们还发现5种相同差异蛋白和6种相同差异代谢物在WT实验组与AD对照组、AD实验组与WT对照组共同存在,且调控方向相反。结论:本研究成功在WT及AD模型小鼠内干扰了选择素P的表达,发现选择素P敲低会引起WT小鼠焦虑情绪增加,运动能力、学习和记忆能力下降,出现Aβ病理和神经炎症,可能增加阿尔茨海默症等神经退行性疾病的患病风险;对AD模型小鼠表现出的病理可能起改善作用。动物行为学实验、分子实验、切片观察、蛋白组和代谢组结果表现出的一致趋势使我们对选择素P敲低干预小鼠脑功能及AD病理有了初步的了解,但选择素P的具体作用机制尚待深入研究。
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