【摘 要】
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应激性脑损伤是长期持续的心理压力及环境应激导致的脑功能紊乱和脑组织的器质性损伤。脑组织神经元受损是严重失眠、重度抑郁症、阿尔兹海默症、癫痫、精神分裂症以及帕金森氏综合征等疾病发生的原因之一。在长期持续的应激下将导致上述多种神经精神性疾病的发生。然而,应激性脑损伤发生的确切机制尚不清楚。本论文运用转录组测序(RNA-seq)、生物信息学分析工具如GO和KEGG等分析软件发现和筛选差异表达基因,对出现
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应激性脑损伤是长期持续的心理压力及环境应激导致的脑功能紊乱和脑组织的器质性损伤。脑组织神经元受损是严重失眠、重度抑郁症、阿尔兹海默症、癫痫、精神分裂症以及帕金森氏综合征等疾病发生的原因之一。在长期持续的应激下将导致上述多种神经精神性疾病的发生。然而,应激性脑损伤发生的确切机制尚不清楚。本论文运用转录组测序(RNA-seq)、生物信息学分析工具如GO和KEGG等分析软件发现和筛选差异表达基因,对出现大鼠应激性脑损伤时差异显著表达的基因及富集的信号通路进行系统研究,归纳和总结出导致应激性脑损伤的分子机制,并对差异表达的关键分子进行实验验证,为防治应激性脑损伤及发现新的药物治疗靶点提供实验依据。第一部分:建立慢性应激诱导的脑损伤大鼠模型通过21天低温水浸束缚建立大鼠应激性脑损伤模型,并通过观察体重增长曲线,血清学指标检测、大鼠行为学实验,脑组织Nissl染色和c-Fos免疫组化等方法确认模型的成功建立。实验结果显示,经过给予大鼠21天低温水浸束缚慢性应激后,模型组平均体重以及体重增长率较对照组显著下降。旷场实验显示,与对照组相比,模型组大鼠的总运动距离、平均运动速度以及站立次数显著减少,静止不动时间明显增加。强迫游泳实验结果显示,静置不动时间较对照组也同样增加。血清学指标检测结果显示,模型组大鼠血清皮质酮和去甲肾上腺素含量较对照组显著增加。脑组织Nissl染色结果显示,模型组大鼠的海马组织CA1及CA3区神经元受损严重,相比对照组,神经元细胞排列紊乱,尼氏体数目减少,细胞核丢失明显。此外,免疫组化显示,模型组c-Fos蛋白表达量较对照组显著增加。以上实验结果表明,通过21天低温水浸束缚可诱导发生应激性脑损伤,应激性脑损伤模型成功建立。第二部分:应激性脑损伤大鼠脑组织差异表达基因分析研究分别将对照组和成功建模的脑组织标本中的m RNA分离提取、纯化、进行m RNA完整性鉴定、c DNA建库和测序,得到各组的基因表达谱,进行差异性表达分析并获得应激性脑损伤相关的差异表达基因。运用q RT-PCR对差异显著表达的基因进行对照组和模型组的基因差异表达再验证。同时,利用GO、KEGG分析差异表达的基因富集的相关信号通路。结果发现,在应激性脑损伤的脑组织的差异表达基因中,电压门控钾通道相关基因表达数量增多、差异基因表达(FDR值最小)显著,提示电压门控钾通道功能失调可能是应激性脑损伤发生的原因。使用电压门控钾通道开放剂对其功能进行调控,可以探索其是否具有潜在的抗应激性脑损伤的保护作用。第三部分:K通道开放剂Retigabine抗应激性脑损伤的保护作用通过差异基因表达分析确定了钾通道相关基因表达数量最多、差异基因表达(FDR值最小)显著,我们选用已经临床上市的K通道开放剂Retigabine对应激性脑损伤大鼠进行干预治疗,通过行为学实验分析,检测血清学指标,脑组织Nissl染色和免疫组化分析检验Retigabine的保护作用,采用Western Blot初步探究其治疗的分子机制。实验结果表明,4mg/kg剂量下的Retigabine处理后,与模型组对比,实验组大鼠平均体重以及体重增长曲线显著上升。旷场实验显示,给予大鼠4mg/kg剂量的Retigabine后。相比模型组,大鼠的总运动距离、平均运动速度和站立次数增加而静止不动时间减少。强迫游泳实验显示静置不动时间同样减少。给药组血清皮质酮以及去甲肾上腺素水平较模型组显著下降。脑组织的Nissl染色结果发现,给予大鼠4mg/kg剂量的Retigabine后,大鼠的脑组织神经元排列有序,尼氏体数目增加。免疫组化结果显示,c-Fos蛋白在4mg/kg剂量下的Retigabine处理下显著减少。表明Retigabine具有显著的抗应激保护作用。Western Blot结果显示,4mg/kg剂量的Retigabine处理后,凋亡相关蛋白Caspase3,cleaved-caspase3和Bax表达量同样减少,Bcl-2表达量增加,提示Retigabine可能通过开放钾离子通道减少神经元细胞凋亡,而发挥起抗应激保护作用。综上所述,通过对应激性脑损伤模型的脑组织进行差异基因表达分析,结果提示,钾离子通道功能下调的导致神经元凋亡是应激性脑损伤的原因之一,因此,钾离子通道是抗应激药物研发的重要药靶,通过进行系统的成药性评价研究,钾离子通道开放剂将成为新的抗应激性脑损的候选药物。
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