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背景:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD),俗称“老年痴呆症”,是一种主要在年老时期发生的中枢神经系统疾病。它主要以渐进地认知功能异常,记忆力衰退,性格特征和行为方式的变化为主的临床表现。AD病发率每年都在增加,与年老人口数量的增加有关联,这是威胁老年人群健康的疾病之一。因此,对于AD发病机制的有效干预将是预防AD的重要方法。老年斑,AD的核心病理表现之一,主要由β-淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)聚集形成,是引发疾病的主要因素。Aβ的神经毒性作用与过度激活的N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D aspartate,NMDA)受体有着密切的关系。在哺乳动物的脑中,NMDA受体是中枢神经系统中的重要离子型谷氨酸受体,控制Ca2+离子流入细胞,这对于突触的塑造,突触的形成,生物学节律的发生和神经兴奋至关重要。突触后致密蛋白95(Post-synaptic density protein 95,PSD95),在大脑皮层发育过程中,调控神经元突触可塑性,调节神经递质以及其他神经营养因子的合成,参与应对神经细胞对神经信号的免疫应答,调节学习记忆,参与疼痛调节等生物学作用。在脑、视网膜、软骨细胞以及角质形成细胞中,除谷氨酸(Glutamic acid,Glu)可激活NMDA受体外,D-丝氨酸(D-serine,DS)作为NMDA受体的协同激动剂,被研究者广泛关注。DS激活NMDA受体,诱导兴奋性突触及抑制性突触的长时程电位增强,影响突触的可塑性及认知功能。丝氨酸消旋酶(Serine racemase,SRR)是一种5’磷酸吡哆醛依赖性酶(Pyridoxal-5-phosphate,PLP),在Ca2+和Mg2+的辅助下,将游离形式的L-丝氨酸(L-serine,LS)转化为DS,因此SRR是DS直接生成的关键性酶,SRR的活性和表达直接影响DS对NMDA受体的激活。研究显示,AD患者死后的海马区和皮质样本以及侧脑室注射Aβ的小鼠和APP/PS1转基因小鼠的海马中均检测出SRR蛋白表达水平升高,然而SRR在AD中的作用机制尚不明确。SRR是否参与调控NMDA受体的表达及对突触损伤的作用仍属未知。PC12细胞是大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞,具有神经元特性,高分化的PC12细胞是构建经典AD体外模型的常用细胞。因此,本研究利用Aβ25-35干预PC12细胞,构建AD细胞模型,瞬时转染SRR小干扰RNA(Small interfering RNA,si RNA)到PC12细胞,探讨SRR基因沉默对PC12细胞神经保护性作用及机制,为AD的临床治疗提供新的策略。方法:(1)将体外培养的PC12细胞分别加入不同浓度Aβ25~35作用24h,采用CCK-8细胞计数试剂盒检测细胞存活率。确定Aβ25~35对PC12细胞的半数致死量浓度,构建AD细胞模型。用此浓度Aβ25~35处理PC12细胞,使用CCK-8试剂检测不同时间的细胞存活率。(2)通过蛋白质印迹法(Western blot)检测AD细胞模型中SRR蛋白的表达水平。(3)在PC12细胞中瞬时转染SRR无义序列及SRR si RNA序列,通过Western blot实验检测细胞SRR蛋白表达水平,选择基因沉默效果最佳的SRR si RNA序列用于后续实验。(4)在PC12细胞中,将SRR基因沉默后,利用Western blot实验检测AD细胞模型中细胞SRR蛋白的表达,CCK-8法检测细胞存活率,Hoechst 33258染色以观察细胞凋亡情况,酶联免疫吸附实验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测细胞含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(Cysteinyl aspartate specific proteinase 3,Caspase3)活性,Western blot检测细胞Caspase 3、NMDA受体相关蛋白及PSD95的表达水平。结果:(1)随着Aβ25~35浓度增加和处理时间的延长,PC12细胞存活率逐渐降低。选择浓度40μmol/L Aβ25~35构建AD细胞模型。(2)在AD细胞模型中,SRR蛋白表达水平及细胞凋亡率升高,细胞存活率降低,Caspase 3活性及活化Caspase 3蛋白表达水平升高,NMDA受体2A(NMDA Receptor 2A,NMDAR2A)及NMDA受体2B(NMDA Receptor2B,NMDAR2B)蛋白表达水平升高,PSD95蛋白表达水平降低。(3)当SRR基因沉默后,AD细胞模型中的SRR蛋白表达水平及细胞凋亡率降低,细胞存活率升高,Caspase 3活性及活化Caspase 3蛋白表达水平降低,NMDAR2A蛋白表达水平降低,PSD95蛋白表达水平升高。结论:在AD细胞模型中,SRR蛋白表达水平上调。SRR基因沉默后,AD细胞模型中细胞存活率升高,细胞凋亡率降低,NMDAR2A蛋白表达水平降低,PSD95蛋白表达水平升高,从而缓解因Aβ25~35而损伤的神经细胞。因此,对SRR基因沉默所参与的调控及具体分子机制研究具有重要意义,该研究有望为AD治疗提供新靶点。