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慢性炎症存在于各种慢性疾病如糖尿病、肥胖、癌症、阿尔兹海默症、心血管疾病、代谢性疾病和缺氧性疾病,并在其发展中起到关键性的作用。然而,慢性炎症对脑功能有何影响及其机制尚不清楚。早期文献显示,炎症可以促进神经营养因子在神经系统内的分泌,进而保护神经元免受损伤;免疫机制也可以积极调节神经回路的重塑,促进记忆的巩固,海马长时程增强和神经发生。而在几种慢性炎症疾病中发现了 DNA甲基化,DNA甲基化通过调节基因的表达和活性,影响细胞的增殖和分化,并且调节长时程记忆和突触可塑性。因此,本研究首先观察认知功能的变化及DNA甲基化和去甲基化参与的机制。目的:通过构建不同严重程度的慢性炎症小鼠模型,运用行为学、DNA表观遗传学和分子生物学研究手段,探究DNA甲基化与慢性炎症认知功能改变的机制。方法:健康雄性6-8周昆明小鼠分为三组,分别腹腔注射细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)0.6mg/kg 和 1.2mg/kg,对照组腹腔注射生理盐水,每组10只。LPS每天注射1次,连续注射67天。行为学测试分别采用旷场实验测试小鼠的情绪变化,衣架实验测试小鼠协调运动能力,Morris水迷宫测试小鼠空间认知能力。另外,采用Barnes迷宫任务激活空间认知环路中神经细胞c-fos蛋白的表达。利用超灵敏的液相色谱·串联质谱(liquid chromatography/mass spectrometry,LC/MS)技术测试小鼠海马全基因组DNA总甲基化和羟甲基化水平;利用qRT-PCR技术检测海马组织中炎症因子白介素-6(interleukin-6,1L-6)和肿瘤坏死因子-a(tumor necrosis factor,TNF-a),DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases,DNMT)DNMT1、DNMT3a和DNMT3b 以及脱甲基转移酶(ten-eleven translocation,TET)TET1、TET2 和 TET3 mRNA 的表达。利用免疫荧光技术检测海马组织中c-fos、TET1和脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)蛋白的表达;另外,海马中BrdU阳性细胞计数用来显示新生神经细胞发生的程度。结果:1.腹腔内注射LPS第3天至第9天,0.6mg/kgLPS组和1.2mg/kgLPS组与生理盐水组比较体重都显著下降,腹腔内注射LPS第40天后,0.6 mg/kg LPS组和1.2 mg/kg LPS组小鼠体重都开始逐渐增加,但是与生理盐水组比较没有显著差异。0.6 mg/kgLPS组和1.2 mg/kg LPS组小鼠每日总摄食量与生理盐水组小鼠比较都显著增高,而且,用0.6mg/kgLPS组显著高于1.2mg/kgLPS组小鼠。2.旷场实验中,与生理盐水组比较,1.2 mg/kg LPS组小鼠在旷场中的休息时间显著升高。衣架实验中,1.2 mg/kg LPS组小鼠评分显著高于生理盐水组和0.6 mg/kg LPS 组。Morris 水迷宫测试中,0.6 mg/kg LPS 组和 1.2 mg/kg LPS 组与生理盐水组小鼠比较潜伏期和运动总距离都显著缩短。3.与生理盐水组比较,0.6 mg/kg LPS组和1.2 mg/kg LPS组小鼠海马中IL-6和TNF-αmRNA的表达都显著增加。与生理盐水组比较,0.6 mg/kg LPS组小鼠海马中5mC/G水平具有显著增加的趋势,1.2 mg/kg LPS组小鼠海马5hmC/G水平也有显著增加的趋势。与生理盐水组比较,1.2 mg/kg LPS组小鼠DNMT3a mRNA在海马中的表达显著增加。与0.6 mg/kg LPS组和生理盐水组比较,1.2 mg/kg LPS组小鼠海马中TET1和TET2 mRNA的表达都显著增加。与生理盐水组比较,0.6 mg/kg LPS组和1.2 mg/kg LPS组小鼠海马CA1、CA3和齿状回(dentate gyrus,DG)中c-fos蛋白表达都显著增加。与生理盐水组比较,0.6 mg/kg LPS组小鼠海马CA3中BDNF的表达显著增加。与0.6 mg/kg LPS组和生理盐水组比较,1.2 mg/kg LPS组小鼠海马DG中BrdU标记的阳性细胞数显著增加。结论:1.慢性炎症促进小鼠的空间学习能力。长期注射LPS小鼠食物摄取能力增强、体重增加,对陌生环境适应能力增强以及协调运动能力增强,都揭示了慢性炎症的积极作用。2.DNA甲基化和羟甲基化与炎症相关。LPS诱导DNA羟甲基化的增加可能介导与认知相关基因的羟甲基化。3.小鼠空间学习能力的增强可能与DNMT3a和TET1基因表达上调,BDNF表达以及海马神经发生有关。