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阿尔茨海默病(Alzhe-imers disease,AD)是老年痴呆中最常见的一种类型,是一种以进行性的记忆丧失、意识障碍及人格变化为临床特征的中枢神经系统退行性疾病,其主要的病理改变是在边缘叶及相关皮质有老年斑(senile plaque,SP)沉积、神经纤维缠结(neurofibrillary tangles,NTFs)形成及神经元丢失。β-淀粉样肽(β-amyloid peptide,Aβ)的沉积是老年性痴呆病理变化的关键环节。自1999年Schenk等报道A β 42全肽疫苗接种治疗阿尔茨海默病以来,人们对其进行了深入研究。Aβ疫苗不但可以减少和消除AD转基因小鼠脑中Aβ的沉积,还可以明显改善实验小鼠的行为及认知障碍。
经干细胞增殖、存活和分化的过程称为神经发生(Neurogenesis)。神经发生过程主要包括增殖、迁移、分化等。近年来的大量实验研究证实多种动物(包括哺乳动物)成体脑组织中存在着进行性的神经发生,可产生新的神经元和神经胶质细胞。中枢神经系统的神经发生持续存在于前脑的两个区域:海马齿状回的亚颗粒层(subgranular zone,SGZ)和脑室下区(subventricular zone,SVZ)。
近年来,外周免疫系统对CNS神经发生的影响引起广泛关注。Schwartz研究小组发现成年期神经发生很大程度上受获得性免疫系统与中枢神经系统免疫细胞的相互作用的影响。他们的研究表明:T淋巴细胞和小胶质细胞对成年海马神经发生和空间学习能力有重要作用。对联合免疫缺陷鼠研究得到的结果显示:裸鼠海马神经发生受到的明显损害可以通过外周输入T细胞重建免疫系统,从而部分的改善其神经发生与认知功能。丰富环境(enriched environment)可以诱导海马神经发生的显著增加与T细胞的浸入,这可能与CNS小胶质细胞的激活有关。小胶质细胞参与脑内的固有免疫反应,是CNS单核吞噬细胞家族的成员之一,也可以成为抗原提呈细胞刺激T细胞活化增殖。Kipnis等研究发现,通过给予以T细胞为基础的免疫治疗后,免疫缺陷鼠的行为和认知功能得到恢复。
目前的结果显示免疫系统和神经细胞在中枢神经系统有密切的联系。获得性免疫系统在维持神经发生和认知功能方面有重要作用。关于CNS神经发生与免疫系统的相互关系尚需进一步证实,但目前的大量研究表明:免疫系统的状态对CNS神经发生的维持以及更高级的大脑功能发挥着重要的作用。
本室前期通过新生期小鼠卡介苗和乙肝疫苗的接种,有效干预了其出生后的整体免疫状态和认知功能。鉴于以上因素,本课题拟以Aβ42为抗原,免疫接种新生C57BL/6鼠,采用免疫学检测和行为学测试相结合的方法,观察新生期接种Aβ42对小鼠认知功能发育的影响。为Aβ42疫苗的临床应用提供实验依据。
目的:观察接种Aβ42对新生期C57BL/6小鼠认知功能发育的影响。
方法:将新生清洁级C57BL/6小鼠随机分为三组,每组8只。
第1组,小鼠Aβ42组:新生C57BL/6小鼠出生24小时内皮下多点免疫接种小鼠Aβ42;于生后第1,2,3周末再各加强免疫1次;
第2组,人Aβ42组:新生C57BL/6小鼠出生24小时内皮下多点免疫接种人Aβ42,于生后第1,2,3周末再各加强免疫1次;
第3组,对照组:新生C57BL/6小鼠24小时接种PBS+佐剂,于生后第1,2,3周末再各加强免疫1次作为对照。
于25天取血,间接ELISA法检测血清中抗Aβ42抗体的水平,于第4周后进行旷场试验和Morris水迷宫认知功能检测。
结果:
1.间接ELISA法血清抗Aβ42抗体检测:
接种疫苗25天后小鼠Aβ42组和人Aβ42组的血清抗Aβ42抗体滴度明显高于对照组,差别有统计学意义(P<0.05)。
2.旷场试验:
免疫疫苗四周后,直立次数小鼠Aβ42组(59.5±8.9)多于对照组(44.8±10.5),(P<0.05);理毛次数人Aβ42组(3.1±2.3)多于于对照组(1.3±0.5),(P<0.05);粪粒数小鼠Aβ42组(2.1±1.4)、人Aβ42组(2.1±1.7)均低于对照组(4.7±2.4),(P<0.05);穿格次数小鼠Aβ42组(231.9±35.2)和人Aβ42组(223.1±50.7)显著高于对照组(175.2±31.7),(P<0.05)。各指标小鼠Aβ42组和人Aβ42组比较未见统计学差异(P>0.05)。中央格穿越次数小鼠Aβ42组(14.0±5.0)和人Aβ42组(14.1±7.1)高于对照组,比较未见统计学差异(P>0.05);中央格停留时间小鼠Aβ42组(90.9±50.1)和人Aβ42组(77.0±41.0)高于对照组(67.7±52.3),但差异无统计学意义(P>0.05)。
3.Morris水迷宫认知功能检测:
(1)定位航行实验:
疫苗接种后4周月后,定位航行实验的第1天的2个block中各组之间差异没有统计学意义(P>0.05)。定位航行实验的第2天的2个block中,人Aβ42组逃避时间低于对照组(P<0.05),其余各组之间差异没有统计学意义(P>0.05)。在实验的第3、4天的4个block中,与对照组相比,小鼠Aβ42组和人Aβ42组逃避潜伏期明显缩短,差别具有统计学意义(P<0.05),小鼠Aβ42组和人Aβ42组相比平均逃避潜伏期较长,但差别没有统计学差异(P>0.05)。
(2)空间探索实验:
疫苗接种后4周后:小鼠Aβ42组(53.2±5.1)%和人Aβ42组(53.0±5.9)%平台象限游泳距离占总游泳距离的百分比高于对照组(45.0±6.6)%,差别具有统计学意义(P<0.05);小鼠Aβ42组(53.2±5.1)%和人Aβ42组(53.0±5.9)%之间没有统计学差异(P>0.05)。
结论:
1.接种Aβ42疫苗改变了新生小鼠的情绪状态和空间探索能力:疫苗接种后4周时直立次数小鼠Aβ42组多于对照组;理毛次数人Aβ42组多于于对照组;粪粒数小鼠Aβ42组、人Aβ42组均低于对照组;穿格次数小鼠Aβ42组和人Aβ42组显著高于对照组。提示:新生期接种Aβ42疫苗能提高新生期小鼠的活动度和探索能力,减少对新环境的紧张焦虑情绪。
2.接种Aβ42疫苗改变了新生小鼠的认知功能:疫苗接种后4周时小鼠Aβ42组和人Aβ42组的认知功能水平明显高于对照组,小鼠Aβ42组与人Aβ42组无统计学差别。提示:新生期接种Aβ42疫苗能促进新生小鼠的认知功能的发育。