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阿尔茨海默症(alzheimer’s disease,AD)是一种进行性发展的神经系统退行性疾病,高发于老年人。最新人口普查结果表明,我国60岁及以上人群大约为2.6亿,其中AD患者约为983万,随着人口老龄化加剧,患病人数将会逐年增多。到目前为止AD的预防和治疗仍然是临床医学上的一大难题,究其原因在于对AD病理机制的研究还有待进一步深入。在中枢神经系统中AD病理特征表现为皮质和海马功能的急剧丧失,包括β淀粉样蛋白沉积、神经纤维大量坏死等。其中,神经纤维的不可逆病理变化是所有问题的根源,而这些病理变化包括轴突变性、髓鞘丢失和少突胶质细胞(oligodendrocytes,OLs)受损。由OLs产生的髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)和脂质双分子层一起形成的双层膜结构——髓鞘,是轴突外膜相结构的基本单元。因此我们推测,通过提高MBP的表达,促进AD患者受损的神经纤维中髓鞘结构的重建,使受损神经纤维得以修复,从而达到缓解AD病情的目的。基于以上原因,本研究以AD病情直接相关的分子(APP)和β淀粉样多肽(Aβ1-42)作为评价AD病情的标志物,以NF200、MBP和Olig2分别作为轴突、髓鞘和少突胶质细胞的标志物。首先通过腹腔注射D-半乳糖和氯化铝制备AD小鼠模型,为了评估建模效果,以假手术组(注射生理盐水)为阴性对照,以APP/PS1小鼠(5月龄)为阳性对照,并在建模第35、60、75和90天考察小鼠行为学、形态学和APP、MBP和NF200基因的表达变化,作为进一步分析AD病理机制的参考依据。在成功建立AD小鼠模型之后,尾静脉注射腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV),靶向调控AD小鼠中OLs内的MBP,促使其减少和增加。在第4、6和8周考察小鼠行为学、形态学和APP、MBP、NF200和Olig2等基因的表达变化,考察沉默和过表达MBP对阿尔茨海默症的影响。本文的具体研究内容和结果概括如下:1.阿尔茨海默症小鼠模型的建立与评估(1)八臂迷宫检测结果显示:在第60天和第90天,与假手术组相比实验组错误率显著增加;在第35天和第75天,实验组的错误率与假手术组相比差异不显著;在第35、60和75天,实验组首错前正数与假手术组相比差异不显著,在第90天时显著低于假手术组;四个时间点中实验组走完八臂迷宫的时间均显著高于假手术组。这些结果表明实验组空间记忆和学习能力减退,在一定程度上表现为认知能力下降。(2)HE染色观察结果显示:与假手术组相比,在第35天,实验组海马区神经元数目减少,细胞形态完整。在第60天和第75天,实验组海马区神经纤维排列稀疏,神经元空泡变性;皮层中神经元肿胀破裂。APP/PS1小鼠和第90天实验组皮层中空泡变性和固缩的神经元数目增加,此情况较海马区严重。这些结果提示,在AD模型建立过程中,神经元颗粒空泡变性病理特征逐步显著。(3)刚果红染色和免疫荧光染色观察结果显示:与假手术组相比,在第90天,实验组与APP/PS1小鼠中APP和Aβ1-42阳性标记增多,并出现β淀粉样蛋白斑块;轴突标志物NF200的阳性标记显示海马和皮层中轴突断裂。提示实验组中出现了AD典型病理特征并伴随有轴突断裂现象。(4)LFB染色和透射电镜观察结果显示:与假手术组相比,LFB染色显示从第60天到第90天明显观察到实验组神经纤维排列稀疏,髓鞘丢失;APP/PS1小鼠与实验组相比髓鞘丢失严重。髓鞘超微结构显示第90天的实验组髓鞘板层异常变薄,多层膜结构疏松分离,APP/PS1小鼠也显示多层膜结构分离。提示AD发展中存在严重的脱髓鞘现象。(5)q-PCR分析结果显示:实验组MBP m RNA表达量整体低于假手术组,随着建模时间的增加有所回升;APP m RNA的表达在第35天和第60天呈下降趋势,并低于假手术组,但在第75天开始大幅度回升且高于假手术组;在第90天,实验组中MBP、NF200和APP等基因m RNA表达量均与APP/PS1小鼠中的MBP、NF200和APP等基因m RNA表达量有显著性差异,但表达趋势相近。提示实验组病情正逐步加重。2.沉默和过表达MBP对阿尔茨海默症的影响(1)八臂迷宫检测结果显示:在注射AAV后第8周,MBP过表达组与模型组、空载组和MBP沉默组相比错误率均显著降低,与假手术组相比差异不显著。MBP沉默组错误率升高,与假手术组相比差异显著;MBP沉默组与假手术组相比首错前正数显著降低,与模型组和空载组差异不显著。各组与假手术组相比走完八臂迷宫所用的时间均显著增加。MBP过表达可以提高AD小鼠空间记忆和学习能力,而MBP沉默组则没能提高AD小鼠空间记忆和学习能力。(2)HE染色观察结果显示:在注射AAV后第4、6和8周,皮层中AD病理特征细胞颗粒空泡变性,在MBP沉默组中表现最严重,模型组和空载组次之,MBP过表达组最轻;各个组中海马区神经元均出现固缩现象,在MBP沉默组中固缩细胞数目最多,模型组和空载组次之,MBP过表达组最少。这些结果表明MBP过表达能够改善神经元颗粒空泡变性和固缩,MBP沉默后神经元固缩和空泡变性较严重。(3)刚果红染色和免疫荧光观察结果显示:在注射AAV后第8周,MBP过表达组与模型组、空载组和MBP沉默组相比β淀粉样斑块减小、神经元细胞膜上APP和Aβ1-42阳性标记减少;而MBP沉默组与模型组和空载组相比没有差异。这提示MBP过表达可以改善AD典型病理结构,而MBP沉默则不能。(4)LFB染色和免疫荧光观察结果显示:在注射AAV后第4、6和8周,MBP过表达组与MBP沉默组、模型组和空载组相比髓鞘丢失程度较轻,且在第8周时NF200和MBP阳性标记显示轴突和髓鞘增多;而MBP沉默组与MBP过表达组、模型组和空载组相比神经纤维断裂稀疏,髓鞘丢失程度严重,且在第8周时MBP阳性标记显示髓鞘减少,并无NF200阳性标记的轴突。这提示MBP过表达促进AD小鼠髓鞘再生和轴突生长,MBP沉默使髓鞘和轴突病理改变仍在继续。(5)q-PCR分析结果显示:注射AAV后第4、6和8周,MBP过表达组与MBP沉默组、模型组和空载组相比,可一定程度促进Olig2、NF200m RNA表达,抑制APPm RNA表达。MBP沉默组与MBP过表达组、模型组和空载组相比一定程度上抑制Olig2m RNA的表达,促进APPm RNA的表达。这提示MBP过表达极有可能促进OLs的增殖,而MBP沉默则会抑制OLs的增殖。综合实验结果表明:利用D-半乳糖联合氯化铝能够成功建立AD模型,认知上表现为空间记忆和学习能力减退,除主要病理表现β淀粉样斑块沉积、轴突断裂、神经元空泡变性外,还伴随髓鞘损伤,而这些病理表现可能与MBP的表达相关。在调控MBP的表达后我们发现,MBP过表达能减缓AD病情,而MBP沉默则不能。