慢性恶化型哮喘对小鼠学习记忆能力和脑内炎症的影响及作用机制

发布时间：2017-05-07 14:05

  本文关键词：慢性恶化型哮喘对小鼠学习记忆能力和脑内炎症的影响及作用机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：哮喘属I型变态反应性疾病。哮喘的发病机制相当复杂，目前国际医学界普遍认为哮喘是多种细胞及其细胞组分参与的慢性炎症性疾病，呼吸道结构和功能的减退被认为与哮喘的严重程度及肺功能的持续降低有关，也是哮喘机制之一。此外，病毒感染、肥胖、支气管其他类型的疾病都可能引发哮喘。抗炎、对症、免疫治疗被认为是支气管哮喘最基本的治疗方法。其中糖皮质激素吸入治疗是最有效的控制气道炎症的治疗方法，糖皮质激素治疗可使微小血管收缩、减少炎症渗出、降低支气管痉挛症状、降低气道高反应性等。布地奈德是一种非卤化的糖皮质激素，有较高的受体结合力，是目前临床上唯一可供雾化治疗的激素。既往研究大多致力于哮喘对呼吸系统功能的影响、改善气道炎症和哮喘所致外周的病理损伤，而极少关注慢性哮喘对脑功能的影响。因此，本文工作通过建立慢性恶化性哮喘模型，研究哮喘和布地奈德雾化吸入治疗对幼年小鼠学习记忆能力及对成年小鼠脑内的炎症反应的影响，并探讨其作用机制。第一部分慢性恶化型哮喘对幼年小鼠学习记忆能力的影响目的：支气管哮喘是当今国际上最常见的慢性呼吸系统疾病之一，也是呼吸系统常见病、多发病，全世界约有十分之一的儿童都患有此疾病，并且患病人数还在继续增长。哈佛大学研究人员发现脑功能异常与脑血流量减少之间有着明确的关系，提示“慢性间歇性缺氧对儿童发育、行为和学习方面可能有不利的影响”。当儿童哮喘发作时，血液中的氧大量降低，脑内氧的剥夺，即使时间非常短，都可能对儿童大脑发育产生不利影响。因此，本文通过建立慢性恶化性哮喘模型，观察哮喘及布地奈德雾化吸入对幼年小鼠学习记忆能力的影响及作用机制。方法：离乳幼鼠第0天和第14天两次腹腔注射卵白蛋白(Ovalbumin, ova)致敏剂溶液，第21天开始激发刺激，每隔8次普通激发，恶化激发一次，共激发29次，最后两次激发期间进行水迷宫实验检测小鼠的学习记忆能力。检测肺部病理变化和炎症细胞计数以验证慢性恶化型哮喘模型造模成功。透射电镜观察海马超微结构的变化，应用电生理方法记录离体海马脑片CA1区的长时程增强效应（Long-Term Potentiation, LTP）生成。应用实时定量聚合酶链反应(PolymeraseChain Reaction, PCR)、免疫组化、Western blot检测神经再生、学习记忆、糖皮质激素、神经营养因子、血管内皮相关等相关学习记忆的蛋白和mRNA水平的变化。结果：1）HE染色病理学检测和炎症细胞的计数结果显示慢性恶化性哮喘模型制备成功，布地奈德雾化吸入可改善气道炎症；2）水迷宫行为学实验和离体脑片电生理记录结果显示，慢性哮喘能够降低小鼠的学习记忆，布地奈德治疗并不能改善学习记忆的障碍；3）哮喘导致小鼠海马突触密度降低，结构残缺；线粒体密度增加，但线粒体内部出现嵴断裂；4）哮喘小鼠脑内糖皮质激素受体(Glucocorticoid Receptors, GR)和脑源性神经营养因子(Brain-DerivedNeurotrophic Factor, BDNF)的mRNA水平降低；5）哮喘小鼠神经细胞增殖受到抑制；6）哮喘小鼠学习记忆相关的即刻早期基因活性骨架调节蛋白(Activity-regulated cytokeletal protein, Arc)阳性细胞数和c-fos (FBJ osteosarcomaoncogene)的表达均降低；7）哮喘小鼠脑内血管生成相关蛋白血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)和肿瘤内皮细胞标记物5(TumorEndothelial cell Marker5, TEM5)的表达升高，但低氧诱导因子(Hypoxia-InducibleFactor1HIF1-)表达降低；8）布地奈德雾化吸入对哮喘所致的上述蛋白表达变化均无显著影响。结论：1.慢性恶化型哮喘导致幼年小鼠脑内海马突触等超微结构损伤，降低学习记忆相关蛋白的表达，损伤小鼠的学习记忆能力。2.布地奈德作为一线的哮喘治疗的药物，可改善哮喘模型小鼠的气道炎症反应，但是对哮喘所致的脑内学习记忆损伤无显著改善作用。第二部分慢性恶化型哮喘对成年小鼠脑内炎症的影响目的：支气管哮喘是由多种细胞和细胞因子参与的慢性炎症过程。病理改变表现为支气管黏膜的炎症伴支气管黏膜水肿，以及长期慢性炎症刺激引起的气道重塑。气道的慢性炎症是哮喘反复发作和气道高反应性的主要病因，控制慢性炎症、抑制气道重塑是哮喘治疗的重点。但是，哮喘这种慢性炎症对脑内的影响未见研究报道。因此，本文通过建立慢性恶化性哮喘模型、予以布地奈德雾化吸入治疗，观察哮喘及激素治疗对成年小鼠脑内的炎症过程的影响，并探讨其作用机制。方法：成年小鼠第0天和第14天两次腹腔注射ova致敏剂溶液，第21天开始激发刺激，每隔8次普通激发，恶化激发一次，共激发29次。检测肺部病理变化和炎症细胞计数以验证慢性恶化型哮喘模型造模成功。应用免疫组织化学方法检测哮喘小鼠海马和皮层神经元损伤、星形胶质细胞和小胶质细胞的增殖活化；应用ELISA方法测定成年小鼠外周血VEGF水平、检测脑内皮层和海马组织中肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor α TNF-α)、白细胞介素-1(Interleukin-1βIL-1β、型转化生长因子(Transforming Growth Factor βtype,TGF-β、IL-10、VEGF的水平；应用Western-blotting分析海马和皮层的炎症反应相关蛋白核转录因子(Nuclear Factor κB, NF-κB)及Toll样受体3(Toll-LikeReceptor3, TLR3)蛋白表达。 结果：1）病理学检测和炎症细胞的计数结果表明慢性恶化性哮喘模型制备成功，布地奈德雾化吸入显著改善气道炎症反应；2）哮喘小鼠脑内星形胶质细胞和小胶质细胞活化增加，，布地奈德雾化吸入可显著抑制胶质细胞的活化；3）哮喘小鼠脑内神经元死亡增多，海马齿状回（Dentate gyrus, DG）区神经再生减少，布地奈德能够减少神经元的死亡、促进神经细胞增殖；4）哮喘小鼠外周血和脑内海马、皮层VEGF表达升高，布地奈德显著抑制VEGF表达的变化；5）慢性哮喘导致小鼠脑内TLR3表达升高、激活NF-κB，上调小鼠皮层促炎因子TNF-和IL-1β的水平，布地奈德雾化吸入可抑制TNF-α和IL-1β的上调，并增加海马的抑炎因子TGF-β和IL-10的分泌。 结论： 1.慢性哮喘促进成年小鼠脑内胶质细胞活化、上调促炎因子。提示慢性哮喘增加小鼠脑内的炎性损伤。 2.布地奈德雾化吸入可抑制胶质细胞的活化、减少致炎因子的分泌、增加抑炎因子的分泌，从而减轻脑内炎症所致的神经元损伤。 3.哮喘通过上调TLR3-NF-κB炎症相关通路导致脑内炎症反应，布地奈德雾化吸入抑制该信号通路的激活而发挥其在脑内的抗炎作用。 创新性 1.慢性哮喘导致幼年小鼠脑内海马组织超微结构损伤，抑制LTP生成，损伤幼年小鼠的学习记忆能力。 2.慢性哮喘促进成年小鼠脑内胶质细胞活化，增加促炎因子的表达与释放，上调炎症通路相关蛋白的表达，加重脑内的炎症损伤。 3.布地奈德雾化吸入可显著减轻哮喘所致成年小鼠脑内的炎性损伤；布地奈德雾化吸入对哮喘所致的幼年鼠学习记忆能力下降无改善作用，提示临床上针对儿童哮喘的治疗需同时关注哮喘对脑功能的影响。
【关键词】：哮喘 布地奈德 学习记忆 炎症
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R562.25
【目录】：

• 英文缩写词表5-6
• 中文摘要6-11
• Abstract11-17
• 第一部分 慢性恶化型哮喘对幼年小鼠学习记忆能力的影响17-50
• 前言17-19
• 材料与方法19-26
• 结果26-38
• 讨论38-45
• 结论45
• 参考文献45-50
• 第二部分 慢性恶化型哮喘对成年小鼠脑内炎症的影响50-79
• 前言50-54
• 材料与方法54-57
• 结果57-68
• 讨论68-72
• 结论72
• 参考文献72-79
• 结语79
• 创新性79-80
• 综述：神经炎症与学习记忆80-99
• 第一部分 神经炎症与神经退行性疾病80-87
• 第二部分 学习记忆与炎症87-91
• 参考文献91-99
• 攻读学位期间发表文章情况99-100
• 致谢100

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本文编号：349975