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目的认知障碍是糖尿病引起中枢神经系统损害的常见表现之一,其发生发展机制尚未完全阐明。流行病学研究表明,2型糖尿病(Type 2diabetes mellitus,T2DM)患者更容易发生阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD),反之亦然。同时,T2DM与AD之间存在许多共同的病理特点,如胰岛素抵抗、氧化应激损伤、线粒体功能障碍、胆固醇代谢异常、炎症因子浸润、淀粉样蛋白异常沉积等。近年来,基于人群的全基因组关联研究(Genome-Wide Association Studies,GWAS)发现小胶质细胞2型髓样细胞触发受体(Triggering receptor expressed on myeloid cells 2,TREM2)错义突变导致小胶质细胞功能异常是AD发生发展的重要机制。然而,小胶质细胞TREM2在糖尿病认知障碍中是否存在重要作用尚无相关研究报道。本课题旨在通过体内、体外实验探讨TREM2对小胶质细胞炎症反应和极化表型的调控作用,及其在糖尿病认知障碍小鼠中的作用及机制。方法体外实验:通过质粒转染BV-2细胞建立TREM2过表达和干扰细胞模型,并通过脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)干预建立炎症刺激细胞模型。细胞模型分为空白对照组(Con)、LPS+vector组、LPS+TREM2-OE组、LPS+TREM2-shRNA组。在mRNA水平,通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)检测细胞炎症相关分子mRNA表达水平的变化,以及M1、M2型小胶质细胞标志物的变化;免疫印迹实验(Western blot,WB)检测NF-κB通路相关蛋白表达情况;细胞免疫荧光(Immunofluorescence,IF)双标实验分别检测M1、M2极化表型标志物蛋白水平变化。体内实验:雄性C57BL/6J小鼠予以高脂饮食(High-fat diet,HFD)喂养50周以建立糖尿病认知障碍的动物模型,对照组小鼠则予以普通饮食(Normal chow diet,NCD)喂养。饮食喂养干预38周后,通过脑立体定位注射CD68启动子的TREM2过表达腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)使双侧海马小胶质细胞TREM2过表达。实验小鼠根据注射TREM2过表达病毒(AAV-TREM2)和对照病毒(AAV-con)分为NCD-con组、HFD-con组、HFD-TREM2组。定位注射10周后,通过莫里斯水迷宫(Morris water maze,MWM)、Y迷宫(Y maze)、新事物识别实验(Novel object recognition,NOR)分别评估小鼠学习、空间记忆、识别记忆功能的变化;腹腔葡糖耐量实验(Intraperitoneal glucose tolerance test,ipGTT)明确小鼠葡萄糖代谢改变。高尔基染色(Golgi stain)分析海马CA1区锥体神经元树突分枝结构复杂性、顶树突树突棘密度;透射电镜(Transmission Electron Microscope,TEM)观察突触超微结构;WB检测海马组织突触相关蛋白synaptophysin、PSD95、spinophilin的表达水平。qPCR检测小鼠海马炎症相关因子及M1、M2型小胶质细胞标志物的mRNA表达水平;WB检测海马NF-κB炎症通路激活情况;鼠脑冰冻切片免疫荧光双标分析海马M1、M2型小胶质细胞极化情况,并通过Image J分析小胶质细胞形态明确小胶质细胞炎症激活的水平。结果体外细胞实验表明,BV-2细胞在LPS刺激下TREM2表达水平降低,肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、白介素-6(Interleukin-6,IL-6)、诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)的mRNA表达水平增加。LPS+TREM2-OE组,上述促炎因子表达明显下调,同时M2型小胶质细胞标志物精氨酸合酶-1(Arginase-1,Arg-1)、YM1/2明显升高;相反,LPS+TREM-shRNA组,促炎因子表达明显上调,M2型小胶质细胞标志物明显降低。细胞免疫荧光提示TREM2抑制M1型小胶质细胞标志物iNOS蛋白表达水平,增加M2型小胶质细胞标志物CD206蛋白表达水平。同时,TREM2过表达明显抑制了LPS刺激下BV-2细胞NF-κB通路p-p65、p-ikb-α的蛋白表达,而TREM2干扰则相反。动物实验表明,海马过表达TREM2改善了长期HFD诱导的小鼠学习、空间记忆和识别记忆,表现为MWM实验中潜伏期缩短、隐藏平台穿越次数增加、目标象限游泳路程占总游泳路程比值增加,Y迷宫实验中自发交替频率增加,NOR实验中新事物偏好指数增加。长期HFD喂养使小鼠海马神经元树突结构受损,而相对于HFD-con组,HFD-TREM2组小鼠海马CA1区锥体神经元树突结构复杂性和顶树突树突棘密度均增加,突触相关蛋白Synaptophysin、PSD95、Spinophilin表达增加,突触超微结构更加完整。HFD促使小鼠海马小胶质细胞大量激活及炎症反应加剧,与HFD-con组小鼠相比,HFD-TREM2组海马炎症反应改善,IL-1β、TLR-4的mRNA表达水平下降,M2型标志物Arg-1、YM1/2的表达水平升高;同时,p-p65、p-ikb-α表达下降,NF-κB通路的激活受抑制。TREM2过表达使HFD诱导的海马阿米巴样激活态小胶质细胞数量减少,分枝状的静息态小胶质细胞增加,M1型小胶质细胞(iba-1~+/iNOS~+)减少,M2型小胶质细胞(iba-1~+/Arg-1~+)增多。结论海马小胶质细胞TREM2过表达可改善长期HFD诱导的糖尿病认知障碍小鼠海马锥体神经元树突及突触损伤,增加突触相关蛋白表达,并最终改善其认知损害,其机制与TREM2促进小胶质细胞向M2型极化,抑制小胶质细胞激活,抑制NF-κB通路激活和炎症反应有关。