5XFAD小鼠早期髓鞘损伤和LINGO-1抗体促髓鞘修复作用的研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanghaocong
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目的:阿兹海默症(Alzheimers disease,AD)是最常见的痴呆类型,但缺乏明确诊断标志和有效治疗手段,需要进一步阐明AD始动机制、寻找超早期诊断生物标志、探索新的治疗靶点。已有研究提示AD高危人群和AD患者均有脱髓鞘损伤,但缺乏针病程中脱髓鞘损伤变化过程的研究,且无明确以“重髓鞘化”为治疗靶点用于AD的临床药物。已有研究证据表明,拮抗LINGO-1可有效促损伤后髓鞘重塑,但现无AD患者或动物模型脑内LINGO-1蛋白变化和拮抗LINGO-1干预的研究。因此本课题拟观察5转基因家族性遗传AD(5XFAD)模型小鼠早期认知情感变化、脱髓鞘损伤、LINGO-1蛋白水平变化和LINGO-1抗体干预后上述指标的改变,为探索AD诊治新靶点提供新思路和支持证据。  方法:本研究采用1月龄(27-29天)5XFAD模型小鼠和野生型C57/BL6小鼠各25只,采用蔗糖水偏爱实验、旷场实验、高价十字迷宫实验和Morris水迷宫实验对动物进行行为学评估。每组8只提取前额叶(prefrontal cortex,PFC)、海马齿状回(dentategyms,DG)/CA3、海马CA1、内嗅皮层(entorhinal cortex,Ent)、压后皮层(retrosplenialcortex,RsC)、杏仁核(amygdala, AMYG)和尾壳核(caudate putamen,CPu)蛋白,利用蛋白免疫印迹方法检测髓鞘髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)、2,3-环核苷酸3-磷酸二酯酶(2,3-cyclic-nucleotide3-hosphodiesterase,CNP)、LINGO-1、Nogo受体(Nogo-66 receptor, NgR)、神经丝(neurofilament, NFs)、kinesin轻链1(kinesin lightchain1,KLC1)和dynein中间链蛋白水平变化。每组选择2只完成CA1、PFC、Ent、RsC脑区透射电镜检测,分析组间异常髓鞘轴突比例和g-ratio差异。完成每组10只7.0Tmicro-MRI脑成像扫描(T2加权和DTI),勾画海马(hippocampus,hippo)、PFC、Ent、RsC,分析各向异性分数(fractional anisotropy, FA),平均弥散系数(mean diffusivity, MD),轴向弥散系数(axonal diffusivity, DA)和放射性弥散系数(radial diffusivity, DR)值间差异。本研究通过抗原合成、腹水制备并提取抗体,得到小鼠源性LINGO-1抗体,于11只5XFAD小鼠27-29天时开始按3mg/kg,0.1ml/10g给予LINGO-1抗体腹腔注射,每6天一次。持续至小鼠3月龄(87-89天)时开始再次进行上述行为学评估、蛋白免疫印迹分析、透射电镜检测和磁共振扫描分析。  结果:1)1月龄行为学结果:5XFAD小鼠空间探索阶段目标象限停留时间百分比明显降低(t=2.790,p=0.005),目的象限穿梭次数明显减少(t=3.000,p=0.004)。2)1月龄蛋白免疫印迹结果:5XFAD模型小鼠多认知相关灰质脑区MBP蛋白水平明显减低,PFC(t=2.397,p=0.0310)、CPu(t=2.686,p=0.0177)、DG/CA3(t=3.501,p=0.0035)、CA1(t=5.211,p=0.0001)、Ent(t=7.347,p<0.0001)、RsC(t=8.407,p<0.0001)和AMYG(t=3.273, p=0.0055);各脑区CNP蛋白水平明显升高,PFC(t=4.223,p=0.0009)、CPu(t=3.225,p=0.0061)、DG/CA3(t=3.240, p=0.0059)、CA1(t=3.635,p=0.0027)、Ent(t=7.052,p<0.0001)、RsC(t=4.015,p=0.0013)和AMYG(t=3.731,p=0.0023);各脑区LINGO-1蛋白水平明显升高,PFC(t=4.966,p=0.0002)、CPu(t=3.702,p=0.0024)、DG/CA3(t=6.407,p<0.0001)、CA1(t=3.802,p=0.0019)、Ent(t=2.776, p=0.0149)、RsC(t=3.041, p=0.0088)和AMYG(t=3.230,p=0.0061)。3)1月龄透射电镜结果:5XFAD模型小鼠PFC、CA1和Ent脑区异常髓鞘化轴突比例明显升高,PFC(t=2.423, p=0.0262)、CA1(t=2.394,p=0.0277)和Ent(t=2.686, p=0.0151);PFC和Ent脑区g-ratio明显升高,PFC(t=3.108,p=0.0061)和Ent(t=2.469, p=0.0238)。4)1月龄7.0T micro-MRI-DTI扫描分析结果:5XFAD模型小鼠海马FA值明显升高(t=2.216,p=0.0468),DA值明显升高(t=2.452,p=0.0305); RsC区MD值明显升高(t=2.725,p=0.0184),DA值明显升高(t=2.776, p=0.0168),DR值明显升高(t=2.480,p=0.0290)。5)合成并验证LINGO-1抗体后,3月龄行为学结果为:三组小鼠空间探索阶段目标象限停留时间百分比存在明显差异(F=3.426,p=0.041),多重比较发现5XFAD停留时间明显缩短(p=0.048),给予LINGO-1抗体干预该差异消失,三组间站台穿梭次数存在明显差异(F=4.801, p=0.013),5XFAD小鼠站台穿梭次数明显少于野生型小鼠(p=0.015)。6)争月龄蛋白免疫印迹结果:野生型小鼠、5XFAD模型小鼠和5XFAD模型小鼠LINGO-1抗体干预组各脑区MBP蛋白水平存在差异,PFC(F=3.846,p=0.0487)、CPu(F=8.456,p=0.0035)、DG/CA3(F=14.10,p=0.0004)、CA1(F=9.091,p=0.0029)、Ent(F=7.795,p=0.0053)、RsC(F=6.029,p=0.0154)和AMYG(F=11.19,p=0.0011)。5XFAD模型小鼠MBP蛋白水平明显减低,PFC(p=0.0003)、CPu(p=0.0025)、DG/CA3(p=0.0003)、CA1(p=0.0039)、Ent(p=0.0055)、RsC(p=0.0119)和AMYG(p=0.0008);其中经LINGO-1抗体干预后仍DG/CA3、CA1和Ent仍较MBP蛋白水平仍明显减低(p值分别为0.0202、0.0134。和0.0331),AMYG的MBP蛋白水平明显改善(p=0.0380)。各脑区CNP蛋白水平存在差异,PFC(F=5.781,p=0.0138)、CPu(F=14.72,p=0.0003)、DG/CA3(F=5.257,p=0.0186)、CA1(F=19.03,p<0.0001)、Ent(F=21.05,p<0.0001)、RsC(F=14.98,p=0.0003)和AMYG(F=15.38,p=0.0002);5XFAD模型小鼠在CPu、CA1、Ent和AMYG脑区较野生型明显升高(p值分别为0.0029、0.0012、0.0019和0.0005);经LINGO-1抗体干预后各脑区较野生型明显升高,PFC(p=0.0415)、CPu(p=0.0003)、DG/CA3(p=0.0155)、CA1(p<0.0001)、Ent(p<0.0001)、RsC(p=0.0003)和AMYG(p=0.0009);与5XFAD小鼠相比,PFC和RsC脑区明显升高(p值分别为0.0173和0.0380)。LINGO-1蛋白水平在CPu(F=7.350,p=0.0060)和DG/CA3(F=7.666,p=0.0051)仍存在明显差异;5XFAD模型小鼠CPu和DG/CA3脑区较野生型明显升高(p值分别为0.0053和0.0055)。给予LINGO-1抗体干预后较5XFAD模型小鼠CPu脑区较野生型小鼠仍有明显升高(p值为0.0483),DG/CA3区较5XFAD模型小鼠明显下降(p值为0.0268)。  结论:5XFAD小鼠在1月龄即有海马依赖的记忆能力受损,随月龄进展加重。可能与早期髓鞘受损、修复能力受限有关。给予LINGO-1抗体干预后可促进5XFAD小鼠髓鞘修复,改善其认知功能,提示可进一步以髓鞘再生修复为靶点,探索AD的超早期治疗方案。
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