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目的:采用具有学习记忆损伤的阿尔茨海默氏病模型小鼠APP/PSEN1转基因小鼠模型,以APP/PSEN1小鼠及同窝对照野生型(wild type,WT)小鼠为工具,通过长时程异氟醚(isoflurane,ISO)吸入处理方式,研究异氟醚吸入对阿尔茨海默氏病(Alzheimer’s disease,AD)模型小鼠疾病进展过程中不同时期学习记忆能力、脑内病理改变及伴随不同时期学习记忆损伤时异氟醚对脑内炎症细胞及神经前体细胞增殖的影响,研究异氟醚APP/PSEN1小鼠脑内小胶质细胞激活表型的影响,探讨异氟醚调控脑内不同炎症状态变化参与调节学习记忆损伤的过程,为AD等神经源性炎症相关疾病及老龄化患者的临床麻醉用药安全性提供更多的实验依据。方法:1通过新奇物体识别实验、Morris水迷宫实验评价异氟醚处理对4、6、10月龄(发病前、发病早、中晚期)APP/PSEN1小鼠及对照组WT小鼠学习记忆能力的影响;实验共分四组:吸氧处理的野生型小鼠WT+CON组及AD模型小鼠APP/PSEN1+CON组、吸醚处理的野生型小鼠WT+ISO组及AD模型小鼠APP/PSEN1+ISO组。2行为学实验结束后,利用刚果红染色实验方法观察APP/PSEN1小鼠皮层和海马区(hippocampus,HIP)淀粉样斑块沉积数目的变化。3通过免疫荧光实验方法观察APP/PSEN1小鼠及其对照组WT小鼠的脑内小胶质细胞标志物钙离子结合受体蛋白1(ionized calcium-binding receptor adapter molecular 1,Iba1)和星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)免疫反应性变化。4通过实时定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,)技术检测APP/PSEN1小鼠及对照组WT小鼠前额叶皮层(prefrontal cortex,PFC)和海马区M1型小胶质细胞标志物白介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,i NOS)和M2型小胶质细胞标志物几丁质酶3样蛋白(Chitinase-3 like protein,Ym1/2)的m RNA表达水平的变化。5通过抗溴脱氧尿嘧啶核苷(bromodeoxyuridine,Brd U)免疫组化实验方法检测APP/PSEN1小鼠及对照组WT小鼠海马区神经干细胞增殖能力的变化。结果:1新奇物体识别实验中,吸醚处理前,与野生型WT小鼠相比,4月龄APP/PSEN1转基因小鼠新奇物体识别指数(RI)无差异,6月龄APP/PSEN1小鼠RI有下降趋势(P=0.051),而10月龄APP/PSEN1小鼠RI则显著降低(P<0.05),提示6月龄APP/PSEN1小鼠有非空间学习记忆能力损伤的趋势、10月龄APP/PSEN1小鼠已经出现显著非空间学习记忆能力损伤。随后对不同月龄两组小鼠分别进行长时程的吸氧和吸醚处理。新奇物体识别实验结果显示,与经吸氧处理的WT小鼠(WT+CON)组相比,4月龄经吸醚处理的WT小鼠(WT+ISO)组RI未见明显差异;与经吸氧处理APP/PSEN1转基因小鼠(APP/PSEN1+CON)组相比,4月龄经吸醚处理的APP/PSEN1转基因小鼠(APP/PSEN1+ISO)组RI未见明显差异。Morris水迷宫实验结果显示长时程的吸氧和吸醚处理后各组上台潜伏期和穿台次数均无明显差异。新奇物体识别实验结果显示,与WT+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+CON组RI显著降低(P<0.05);与APP/PSEN1+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+ISO组RI明显降低(P<0.05);与WT+CON组相比,6月龄WT+ISO组RI未见差异。Morris水迷宫实验结果显示与WT+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+CON组上台潜伏期升高(P<0.05)、穿台次数显著降低(P<0.01);与APP/PSEN1+CON组相比,APP/PSEN1+ISO组穿台次数明显降低(P<0.01);与WT+CON组相比,6月龄WT+ISO组穿台次数未见差异。新奇物体识别实验结果显示与WT+CON组相比,10月龄APP/PSEN1+CON组RI显著降低(P<0.05);与WT+CON组相比,WT+ISO组RI显著降低(P<0.05);与APP/PSEN1+CON组相比,10月龄APP/PSEN1+ISO组RI未见差异。Morris水迷宫实验结果显示与WT+CON组相比,10月龄APP/PSEN1+CON组上台潜伏期显著升高(P<0.01)、穿台次数显著降低(P<0.001);与WT+CON相比,WT+ISO组穿台次数显著降低(P<0.01);与APP/PSEN1+CON组相比,10月龄APP/PSEN1+ISO组穿台次数未见差异。行为学实验结果提示长时程异氟醚吸入加重发病早期6月龄APP/PSEN1转基因小鼠空间及非空间学习记忆损伤,对发病中晚期10月龄APP/PSEN1转基因小鼠学习记忆损伤不明显;同时,吸醚加重正常10月龄野生型WT小鼠学习记忆损伤,对4月龄及6月龄正常WT小鼠学习记忆损伤不明显;2刚果红染色实验中,长时程吸醚处理后,与APP/PSEN1+CON组相比,6、10月龄APP/PSEN1+ISO小鼠皮层、海马区刚果红染色阳性的淀粉样斑块未见显著变化,提示异氟醚吸入对APP/PSEN1小鼠脑内淀粉样斑块沉积无影响;3免疫荧光实验中,吸醚处理后,星型胶质细胞标志物GFAP免疫反应结果显示,与WT+CON组相比,6、10月龄APP/PSEN1+CON组皮层区GFAP免疫荧光强度显著增强(P<0.01,P<0.001),海马区有增强趋势;与WT+CON组相比,6、10月龄WT+ISO组小鼠皮层及海马区GFAP免疫荧光强度无变化(P>0.05);与APP/PSEN1+CON组相比,6、10月龄APP/PSEN1+ISO组小鼠皮层及海马GFAP免疫荧光强度无变化(P>0.05),提示吸醚处理对星形胶质细胞激活程度可能无显著影响。小胶质细胞标志物Iba1免疫反应结果显示,与WT+CON组相比,6、10月龄APP/PSEN1+CON组小鼠皮层、海马区内Iba1免疫荧光强度显著增强(P<0.05,P<0.01);与APP/PSEN1+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+ISO组小鼠皮层及海马Iba1免疫荧光强度增强(P<0.05),10月龄APP/PSEN1+ISO组小鼠皮层及海马Iba1免疫荧光强度未见明显变化;与WT+CON组相比,6月龄WT+ISO组小鼠皮层及海马区Iba1免疫荧光强度未见明显变化,10月龄WT+ISO组小鼠皮层及海马区Iba1免疫荧光强度显著增强(P<0.05),提示长时程吸醚处理显著调节小胶质细胞激活程度;4通过RT-q PCR实验,长时程吸醚处理后,与WT+CON组小鼠相比,6、10月龄APP/PSEN1+CON组小鼠PFC、海马内IL-6、TNF-α、i NOS m RNA表达水平有不同程度升高。与APP/PSEN1+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+ISO组小鼠海马脑区TNF-α、i NOS的m RNA表达水平显著升高(P<0.01,P<0.05),IL-6m RNA表达水平有升高的趋势,在PFC有类似增加的趋势;与WT+CON组相比,6月龄WT+ISO组PFC、海马内IL-6、TNF-α、i NOS m RNA表达水平未见明显差异。与APP/PSEN1+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+ISO组小鼠PFC、海马脑区M2型小胶质细胞标志物Ym1/2的m RNA表达水平各组间无显著差异,结果提示长时程吸醚处理促进6月龄APP/PSEN1转基因小鼠脑内炎性因子表达水平增高,但对小胶质细胞功能表型转化无显著影响。与WT+CON组相比,10月龄WT+ISO组小鼠PFC内TNF-α的m RNA表达水平显著升高(P<0.05),IL-6 m RNA表达水平有升高的趋势;与WT+CON组相比,10月龄WT+ISO组小鼠海马脑区内IL-6 m RNA表达水平显著升高(P<0.01),TNF-α的m RNA表达水平有升高的趋势。与WT+CON组相比,10月龄WT+ISO小鼠PFC脑内M2型小胶质细胞标志物Ym1/2 m RNA表达水平显著下降(P<0.01),海马脑区有类似的下降趋势,提示长时程异氟醚吸入诱导10月龄野生型WT小鼠学习记忆损伤可能与吸醚后促进10月龄WT小鼠脑内炎性因子释放,调节小胶质细胞M2/M1型功能表型的转化密切相关;5Brd U免疫组化实验中,吸醚处理后,与WT+CON组相比,6月龄APP/PSEN1+CON组小鼠Brd U染色阳性细胞数目无显著差异(P>0.05),10月龄APP/PSEN1+CON组小鼠Brd U染色阳性细胞数目显著减少(P<0.001)。与APP/PSEN1+CON组相比,6月龄组APP/PSEN1+ISO组小鼠Brd U染色阳性细胞数目显著减少(P<0.05);与WT+CON组相比,10月龄WT+ISO组小鼠Brd U染色阳性细胞数目有减少趋势。提示异氟醚导致6月龄APP/PSEN1转基因小鼠及10月龄WT小鼠海马神经前体细胞增殖能力损伤。结论:长时程异氟醚吸入诱导发病早期APP/PSEN1转基因小鼠的前额叶皮层相关非空间学习能力及海马依赖的空间学习记忆能力损伤,对发病中晚期APP/PSEN1转基因小鼠学习记忆能力损伤并不明显,加重10月龄正常野生型小鼠学习记忆损伤。研究发现异氟醚吸入可能通过调节野生型小鼠小胶质细胞激活及功能表型转化进而加重学习记忆损伤,但对APP/PSEN1转基因小鼠小胶质细胞表型转化无显著影响。本研究揭示异氟醚吸入可通过影响小胶质细胞介导的不同AD疾病进程中神经源性反应的变化,进而调节学习记忆能力损伤。这一结果提供了调控神经源性炎症反应可能是造成异氟醚加重学习记忆损伤的新机制。