低氧诱导因子1α对慢性脑低灌注大鼠的内源性神经保护作用研究

发布时间：2018-01-30 00:24

本文关键词： 慢性脑低灌注低氧诱导因子1α 内源性神经保护认知功能损害　出处：《武汉大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景：慢性脑低灌注所致认知功能损害是阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)与血管性痴呆(Vascular dementia,VaD)共有的重要病理机制。大脑血流灌注降低在引起能量代谢障碍、神经元电活动异常、蛋白质合成紊乱、氧化应激、炎症和凋亡等病理损伤从而导致认知功能损害的同时,也会激起机体自身内源性的代偿反应,以抵御更严重的损伤。因此,探讨慢性脑低灌注过程中内源性神经保护机制对AD与VaD的干预研究具有重要意义。而自身适应性代偿反应的调节与机体众多转录因子的激活有关,其中就包括低氧诱导因子HIF-1α。低氧诱导因子-1α介导的信号通路通过促进下游神经保护相关的促存活基因(如VEGF, GLUT-1, EPO)的表达,在维持机体氧稳态以及细胞对缺氧和／或缺血的内源性适应性保护反应中起重要调节作用。然而目前研究发现,HIF-1α也可调节与细胞凋亡相关的基因(如BINP-3, Noxa, NIX)的表达。在急性脑缺血的研究中观察到,HIF-1α缺血早期和晚期可能起着完全相反的作用,并认为HIF-1α所起的作用可能取决于缺血的时间长短及缺血的严重程度。相比急性脑缺血,慢性脑低灌注的发生发展要更加缓慢且程度较轻,脑组织对缺血缺氧有更充足的代偿时间与空间,内源性适应性保护机制可能更能发挥作用。因此,内源性HIF-1α的长期效应在慢性脑低灌注的病理生理改变过程中的作用值得探讨。目的：观察慢性脑低灌注过程中大脑HIF-1α及其调控基因的表达变化；通过慢病毒介导的HIF-1α shRNA干扰降低脑组织HIF-1α mRNA的表达,减少HIF-1α蛋白在细胞核内的聚集,从而探讨其在慢性脑低灌注过程引起的神经损伤及认知损害中的作用。方法：1.采用成年雄性Wistar大鼠双侧颈总动脉永久结扎(bilateral common carotid artery occlusion, two vessel occlusion,2VO)制备慢性脑低灌注动物模型。在2VO术后不同时间点(0小时,12小时,24小时,3天,7天,14天,28天,42天,56天)观察HIF-1α蛋白在海马组织细胞核内的聚集水平,同时检测HIF-1α下游促存活及促凋亡相关基因的表达变化曲线。2.通过大脑立体定位,同时向正常大鼠双侧海马及双侧侧脑室中注射携带HIF-1α shRNA的慢病毒载体,下调海马及其他脑区HIF-1α基因的表达。定位注射一周后,通过行2VO术诱导全脑慢性低灌注状态的产生。2VO手术四周后,行为学及分子生物学评估HIF-1α基因表达下调对2VO大鼠的空间学习记忆能力及脑内微血管新生、氧化应激损伤、炎性相关的胶质细胞激活的影响。结果：1.大鼠海马组织HIF-1α蛋白水平在2VO手术后12小时已经开始增加,并在为期8周的观察中呈现持续增加趋势。而HIF-1α下游促存活(VEGF, GLUT-1, EPO)及促凋亡(BINP-3, Noxa, NIX)相关基因在2VO早期(一周内)mRNA均表达上调,此后逐渐恢复到正常对照水平。2.在2VO手术前进行shRNA干扰下调大脑HIF-1α的表达,大鼠在2VO四周后表现出更为严重的学习记忆功能障碍,同时2VO引起的大脑代偿性微血管新生数量减少,氧化应激损伤及炎性相关的胶质细胞激活进一步增加。结论：尽管慢性脑低灌注引起的HIF-1α蛋白水平增加可同时使其下游的促存活和促凋亡基因在2VO早期表达上调,但通过在2VO开始之前下调HIF-1α的表达可造成2VO引起的大脑代偿性微血管生成减少,2VO后氧化应激损伤及炎性相关的胶质细胞激活进一步增加,继而加重2VO引起的认知功能损害。HIF-1α介导的促存活作用在大鼠慢性脑低灌注过程中占主导地位。因此我们得出结论,慢性脑低灌注引起的HIF-1α蛋白在脑组织细胞核内的聚集可能介导了慢性脑低灌注过程中的内源性神经保护。
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【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749.16

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