牛磺酸促进生长受限胎鼠近远期脑发育及机制研究

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背景:胎儿生长受限(FGR)是导致患儿近期和远期神经发育障碍的主要原因之一。FGR脑发育近期损伤表现为脑内神经干细胞(NSC)增殖分化减少,细胞构成比、突触连接异常,脑代谢异常;远期为运动学习障碍,神经行为异常。胎儿NSC分化是脑发育基础,海马是学习认知关键部位。补充牛磺酸激活蛋白激酶A(PKA)-环磷酸腺苷反应结合蛋白(CREB)通路改善FGR胎脑发育,相关机制尚待深入研究;对远期海马神经细胞、代谢功能、突触发育、学习认知影响亦不明确。本研究建立FGR胎鼠NSC模型和幼鼠模型,采用分子生物、脑功能、行为学检测手段,探讨牛磺酸促进FGR胎脑NSC分化机制;研究其保护FGR幼鼠海马神经元,改善代谢水平;增加海马突触素(Syn)表达,促进幼鼠认知发育。方法:全程饥饿法建立FGR胎鼠模型,脑室管膜下区组织解离培养成神经球,分对照组、FGR组、牛磺酸组、H89(PKA抑制剂)组和牛磺酸+H89组。CCK8及细胞计数法检测NSC增殖力;免疫荧光法检测NSC分化神经元和星形胶质细胞;RT-PCR和Western blot(WB)检测分化细胞表达PKA、CREB和脑源性神经营养因子(BDNF)mRNA及蛋白。建立FGR幼鼠模型,分对照组、FGR组、产前牛磺酸组(FGR孕鼠孕7天后补充至分娩)和生后牛磺酸组(FGR新生鼠生后补充14天),MRS分析14天幼鼠海马细胞代谢特点;免疫组化和WB法观察海马区神经细胞组成。28天幼鼠行感觉运动能力测试,检测海马区Syn蛋白表达。结果:FGR组胎鼠NSC增殖分化能力低,分化Tuj-1(+)神经元比例低于对照组,GFAP(+)星形胶质细胞比例增高。牛磺酸提高分化NSC表达PKA、CREB、BDNF mRNA和蛋白,增加Tuj-1(+)神经元比例,降低GFAP(+)细胞比例。14天FGR幼鼠海马NAA/Cr和Gln/Cr、NeuN蛋白表达降低,Cho/Cr和mI/Cr、GFAP蛋白表达增高。产前补充牛磺酸,提高FGR幼鼠海马NAA/Cr、NeuN蛋白表达,接近对照组(p>0.05),生后补充值低于对照组(p<0.05)。产前和生后补充均可降低FGR幼鼠海马Cho/Cr和mI/Cr、GFAP蛋白表达。海马区NAA/Cr与NeuN蛋白、mI/Cr与GFAP蛋白表达成正相关(p<0.05)。FGR组28天幼鼠悬吊、平衡木实验分数及海马区Syn蛋白表达降低,产前补充牛磺酸提高FGR幼鼠测试分及Syn蛋白表达,接近对照组(p>0.05),生后补充值低于对照组(P<0.05)。功能学测试分数与海马区Syn蛋白表达呈正相关(p<0.05)。结论:牛磺酸激活PKA-CREB-BDNF信号通路促进FGR胎脑NSC增殖分化,改善神经元/胶质细胞比例。产前补充牛磺酸通过提高FGR幼鼠海马神经元/胶质细胞比例,改善海马代谢水平;同时,还能通过增加FGR幼鼠海马区Syn表达,促进突触发育,提高感觉运动能力,促进认知发育。
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