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自闭症(autism)又称自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder, ASD),是一种严重的中枢神经发育障碍性疾病,语言交流困难,社会交往障碍,重复刻板行为是其三大核心临床症状。在美国ASD发病率约为1/68个新生儿,我国的发病率约在1%左右,占儿童神经精神疾病首位。目前认为自闭症的发生是遗传、环境和生物因素共同作用的结果。现在已明确与自闭症发生相关的致病基因有600多种,如:FMR1、MECP2、NLGN3/4、NRXN1、SHANK3、TSC1/2、PTEN等。杨锋教授所带领团队,在对人染色体1q13.2联动区域基因的全基因组关联分析(GWAS)中发现 SORT1 基因是自闭症易感基因。Trampush等研究发现SORT1基因是认知相关功能基因,其突变将导致认知功能的改变,并与神经系统疾病、退行性变、自闭症的发生密切相关。Arti 等证实,自闭症患者 SORT1 基因编码蛋白sortilin高表达,能够通过活化mTOR通路,参与小胶质细胞病理过程,抑制sortilin蛋白的表达,将有助于自闭症的治疗。
小胶质细胞是中枢神经系统中休眠的巨噬细胞,也是固有免疫细胞,在中枢神经系统的炎症和免疫应答反应中起着重要作用。研究认为,小胶质细胞的慢性长期激活对神经元有害。大量临床资料显示,自闭症患儿血清中IFN-γ、IL-1β、IL- 6和TNF-α含量显著增加,脑脊液中MCP- 1、IL- 6、IFN-γ、IL-8、MIP-1β和其它促炎因子及调节性细胞因子显著增多。NF-κB 是重要的核转录因子, NF-κB信号通路参与机体的炎症反应、固有免疫反应、以及适应性免疫等生理、病理过程的调节,NF-κB信号通路的病理性激活会导致慢性炎症、免疫缺陷、脑退行性变等多种疾病的发生。最新研究发现,sortilin可以通过与P75NTR结合从而激活NF-κB通路,结合课题组前期的工作,自闭症患者外周血中的 sortilin 和炎症因子显著高于正常人群,但是sortilin是否经NF-κB通路激活小胶质细胞参与自闭症发生发展过程,未见报道,为此,本研究在建立 VPA自闭症大鼠模型基础上,观察在脑发育中 sortilin 的表达,确定sortilin 是否参与自闭症发生过程,然后从小胶质细胞炎症反应角度,探讨了sortilin参与自闭症发生调控的可能机制。
第一部分 Sortilin在自闭症患者和VPA模型大鼠中的表达
目的:
研究sortilin在自闭症患者和VPA模型大鼠中的表达情况
方法:
1.用ELISA方法检测3-12岁11名自闭症患儿和13名正常儿童血清中sortilin含量。
2.通过给孕12.5d大鼠600 mg.kg-1腹腔注射VPA,对其子代进行行为学检测,经三箱实验、社交实验和旷场实验,检测模型大鼠的社会交往能力,捋毛实验检测其刻板重复行为,以建立 VPA 自闭症大鼠模型。
3.Western blot方法检测sortilin在VPA自闭症大鼠海马发育不同时间的表达。
结果:
1. ELISA结果:自闭症患儿血清sortilin是明显高于正常儿童的。
2. Western blot结果:VPA自闭症模型鼠在海马整个早期发育(P7D、P14D、P35D)过程中,sortilin均是高于CON组的。
结论:
自闭症患儿血清和VPA自闭症大鼠脑组织中sortilin都明显增高,结合对人染色体 1q13.2 联动区域基因的全基因组关联分析(GWAS)结果,我们认为SORT1基因是自闭症易感基因,SORT1基因编码的蛋白sortilin参与自闭症发生过程的调节。
第二部分 sortilin激活炎症反应参与自闭症发生的机制
目的:
探讨sortilin是否参与了自闭症炎症反应及发生机制
方法:
1. Western blot检测VPA自闭症模型大鼠海马中IL-1β、IL-18的表达,免疫荧光染色观察 VPA 模型大鼠海马小胶质细胞的数量和形态。
2.为了进一步验证sortilin与炎症反应间的关系,我们采用siRNA技术,特异性的敲减VPA自闭症大鼠海马组织中SORT1基因,然后再次用免疫荧光方法检测小胶细胞的数量与形态的变化, Western blot检测IL-1β和IL-18的表达。
3.为了探讨炎症反应是否通过NF-κB信号通路诱发炎症因子的产生,我们采用了免疫荧光检测海马脑组织中p65的动态表达。核转录因子 NF-κB 通常以 p50-p65 异二聚体的形式与其抑制性蛋白IκB结合呈非活化状态。NF-κB通路的激活表现为NF-κB的解离,异二聚体p65-p50进入细胞核,与DNA上的κB位点结合,启动DNA转录等过程。故特别观察了p65的在胞浆和胞核的动态变化过程。
结果:
1. Western blot结果:VPA大鼠海马中IL-1β、IL-18表达均明显高于对照组;免疫荧光结果:小胶质细胞的数量、突起均明显高于对照组。
2.当特异性的敲减VPA自闭症大鼠海马组织中SORT1基因后, IBA-1免疫荧光发现:与未敲减组相比,海马小胶质细胞的数量与活性均明显降调;Western blot结果:与未敲减组相比,IL-1β和IL-18均降低。
3. 免疫荧光观察到:VPA 自闭症大鼠海马组织中,p65 在胞核的表达增多,p65 入核现象明显。当特异性的敲减 VPA 自闭症大鼠海马组织中SORT1基因后,可以明显抑制p65的解离和入核。
结论:
1. 自闭症疾病的核心症状可能与小胶质细胞炎症反应相关。
2. 自闭症中sortilin高表达,可以引发海马组织中小胶质细胞的炎症反应。
3. sortilin是通过NF-κB通路促进海马组织的炎症反应。
第三部分 敲减SORT1基因后,VPA自闭症模型大鼠的自闭症样行为得到改善
目的:
敲减SORT1基因后,VPA自闭症模型大鼠的自闭症样行为是否得到改善
方法:
我们对敲减SORT1基因的VPA大鼠进行了自闭症相关的神经行为学检测,包括三箱实验、社交实验、旷场实验和捋毛实验。
结果:
与未敲减组相比,特异性的敲减VPA自闭症大鼠在三箱实验、社交实验中与陌生大鼠的接触时间显著增多,捋毛实验中捋毛次数明显减少。
结论:
敲减SORT1基因,可以改善VPA自闭症大鼠的社会交往能力。
小胶质细胞是中枢神经系统中休眠的巨噬细胞,也是固有免疫细胞,在中枢神经系统的炎症和免疫应答反应中起着重要作用。研究认为,小胶质细胞的慢性长期激活对神经元有害。大量临床资料显示,自闭症患儿血清中IFN-γ、IL-1β、IL- 6和TNF-α含量显著增加,脑脊液中MCP- 1、IL- 6、IFN-γ、IL-8、MIP-1β和其它促炎因子及调节性细胞因子显著增多。NF-κB 是重要的核转录因子, NF-κB信号通路参与机体的炎症反应、固有免疫反应、以及适应性免疫等生理、病理过程的调节,NF-κB信号通路的病理性激活会导致慢性炎症、免疫缺陷、脑退行性变等多种疾病的发生。最新研究发现,sortilin可以通过与P75NTR结合从而激活NF-κB通路,结合课题组前期的工作,自闭症患者外周血中的 sortilin 和炎症因子显著高于正常人群,但是sortilin是否经NF-κB通路激活小胶质细胞参与自闭症发生发展过程,未见报道,为此,本研究在建立 VPA自闭症大鼠模型基础上,观察在脑发育中 sortilin 的表达,确定sortilin 是否参与自闭症发生过程,然后从小胶质细胞炎症反应角度,探讨了sortilin参与自闭症发生调控的可能机制。
第一部分 Sortilin在自闭症患者和VPA模型大鼠中的表达
目的:
研究sortilin在自闭症患者和VPA模型大鼠中的表达情况
方法:
1.用ELISA方法检测3-12岁11名自闭症患儿和13名正常儿童血清中sortilin含量。
2.通过给孕12.5d大鼠600 mg.kg-1腹腔注射VPA,对其子代进行行为学检测,经三箱实验、社交实验和旷场实验,检测模型大鼠的社会交往能力,捋毛实验检测其刻板重复行为,以建立 VPA 自闭症大鼠模型。
3.Western blot方法检测sortilin在VPA自闭症大鼠海马发育不同时间的表达。
结果:
1. ELISA结果:自闭症患儿血清sortilin是明显高于正常儿童的。
2. Western blot结果:VPA自闭症模型鼠在海马整个早期发育(P7D、P14D、P35D)过程中,sortilin均是高于CON组的。
结论:
自闭症患儿血清和VPA自闭症大鼠脑组织中sortilin都明显增高,结合对人染色体 1q13.2 联动区域基因的全基因组关联分析(GWAS)结果,我们认为SORT1基因是自闭症易感基因,SORT1基因编码的蛋白sortilin参与自闭症发生过程的调节。
第二部分 sortilin激活炎症反应参与自闭症发生的机制
目的:
探讨sortilin是否参与了自闭症炎症反应及发生机制
方法:
1. Western blot检测VPA自闭症模型大鼠海马中IL-1β、IL-18的表达,免疫荧光染色观察 VPA 模型大鼠海马小胶质细胞的数量和形态。
2.为了进一步验证sortilin与炎症反应间的关系,我们采用siRNA技术,特异性的敲减VPA自闭症大鼠海马组织中SORT1基因,然后再次用免疫荧光方法检测小胶细胞的数量与形态的变化, Western blot检测IL-1β和IL-18的表达。
3.为了探讨炎症反应是否通过NF-κB信号通路诱发炎症因子的产生,我们采用了免疫荧光检测海马脑组织中p65的动态表达。核转录因子 NF-κB 通常以 p50-p65 异二聚体的形式与其抑制性蛋白IκB结合呈非活化状态。NF-κB通路的激活表现为NF-κB的解离,异二聚体p65-p50进入细胞核,与DNA上的κB位点结合,启动DNA转录等过程。故特别观察了p65的在胞浆和胞核的动态变化过程。
结果:
1. Western blot结果:VPA大鼠海马中IL-1β、IL-18表达均明显高于对照组;免疫荧光结果:小胶质细胞的数量、突起均明显高于对照组。
2.当特异性的敲减VPA自闭症大鼠海马组织中SORT1基因后, IBA-1免疫荧光发现:与未敲减组相比,海马小胶质细胞的数量与活性均明显降调;Western blot结果:与未敲减组相比,IL-1β和IL-18均降低。
3. 免疫荧光观察到:VPA 自闭症大鼠海马组织中,p65 在胞核的表达增多,p65 入核现象明显。当特异性的敲减 VPA 自闭症大鼠海马组织中SORT1基因后,可以明显抑制p65的解离和入核。
结论:
1. 自闭症疾病的核心症状可能与小胶质细胞炎症反应相关。
2. 自闭症中sortilin高表达,可以引发海马组织中小胶质细胞的炎症反应。
3. sortilin是通过NF-κB通路促进海马组织的炎症反应。
第三部分 敲减SORT1基因后,VPA自闭症模型大鼠的自闭症样行为得到改善
目的:
敲减SORT1基因后,VPA自闭症模型大鼠的自闭症样行为是否得到改善
方法:
我们对敲减SORT1基因的VPA大鼠进行了自闭症相关的神经行为学检测,包括三箱实验、社交实验、旷场实验和捋毛实验。
结果:
与未敲减组相比,特异性的敲减VPA自闭症大鼠在三箱实验、社交实验中与陌生大鼠的接触时间显著增多,捋毛实验中捋毛次数明显减少。
结论:
敲减SORT1基因,可以改善VPA自闭症大鼠的社会交往能力。