阿尔茨海默病转基因小鼠昼夜节律紊乱的行为特征及分子机制研究

发布时间：2018-03-31 05:34

本文选题：阿尔茨海默病　切入点：昼夜节律　出处：《山西医科大学》2017年硕士论文

【摘要】：目的:观察不同月龄雌雄PS1_(M146V)/APP_(Swe)/tau P301L三转基因阿尔茨海默病小鼠(triple-transgenic model mice,3xTg-AD mice)昼夜节律变化的行为特点和下丘脑视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)中节律基因per1、per2基因表达特征的改变,从而为初步阐明AD病程中昼夜节律紊乱的具体特征及机制提供一定的实验依据。方法:将3月龄、6月龄、9月龄雌雄3xTg-AD小鼠和相应月龄的雌雄C57BL/6小鼠分别放入跑轮装置,在12 h光照12 h黑暗(Light-Dark,LD)环境活动7天后转入持续黑暗(Constant darkness,DD)环境继续活动12天,通过Vital View数据收集系统及Acti View生物节律分析系统检测小鼠跑轮运动的自由运转周期、运动活性和昼夜振幅,从而确定其昼夜节律变化的特点。行为学结束后,小鼠转到LD环境下适应至少7天后,于授时时间(zeitgeber time,ZT)ZT 0、ZT 4、ZT 8、ZT 12、ZT 16、ZT 20六个时间点分别提取雌雄3xTg-AD模型组和C57BL/6小鼠对照组的SCN组织,通过Real-time PCR实验检测per1基因及per2基因的变化情况。结果:(1)3xTg-AD小鼠随月龄增加内源性和外源性昼夜节律紊乱逐渐出现并加重。3月龄3xTg-AD小鼠在LD环境中表现为夜晚运动活跃而白天几乎不活动,具有明显的昼夜节律;6月龄时关灯后的跑轮活动虽然迅速增加但变得较分散,同时开灯后的活动有所增加,表现出一定程度的昼夜节律紊乱;9月龄时则出现明显的白天活动增加以及夜晚活动分散,表现出外源性昼夜节律的明显紊乱。在DD环境下,3月龄3xTg-AD小鼠的活动主要集中在主观夜晚,雄性和雌性小鼠的自由运转周期分别为(23.2±0.1)h和(23.3±0.1)h,短于同性别同月龄C57BL/6小鼠的(23.5±0.1)h和(23.5±0.1)h;6月龄时,3xTg-AD小鼠的跑轮活动变得分散,雌性小鼠尚可测得自由运转周期为(23.3±0.2)h,雄性小鼠的活动相与休息相则难以区分,也无法计算自由运转周期,表现出明显的内源性昼夜节律紊乱;9月龄的雌雄3xTg-AD小鼠均无法区分活动相与休息相,也无法计算自由运转周期。(2)3xTg-AD小鼠在LD和DD环境中的运动活性和运动分布的昼夜节律性均随月龄增加而下降,且存在性别差异。在LD环境中,3月龄3xTg-AD小鼠在黑暗环境ZT12-ZT24的平均活动量均明显高于明亮环境ZT0-ZT12(P0.001),其活动均存在明显的昼夜节律性;6月龄时,虽然3xTg-AD小鼠在ZT12-ZT24的平均活动量也明显高于ZT0-ZT12(P0.001),但雌雄3xTg-AD小鼠在ZT12-ZT24的平均活动量均明显低于同性别C57BL/6小鼠(P0.001),且雄性3xTg-AD小鼠在ZT0-ZT12的平均活动量较雌性小鼠有所增加(P0.01),而在ZT12-ZT24则有所下降(P0.05)。9月龄时,与同性别C57BL/6小鼠相比,雄性3xTg-AD小鼠的平均活动量在ZT0-ZT12明显增加(P0.01),在ZT12-ZT24则明显降低(P0.001);雌性3xTg-AD小鼠的平均活动量在ZT0-ZT12无明显改变,但在ZT12-ZT24明显降低(P0.001);且雌雄3xTg-AD小鼠在明亮和黑暗环境中的平均活动量均无统计学差异(P0.05)。在DD环境中,3月龄雌性3xTg-AD小鼠在主观夜晚近日时间(circadian time,CT)CT12-CT24的平均活动量明显高于主观白天CT0-CT12(P0.01),但雄性3xTg-AD小鼠在主观白天和主观夜晚的平均活动量无统计学差异(P0.05)。6月龄时,雌性3xTg-AD小鼠在CT0-CT12和CT12-CT24的平均活动量均较雌性C57BL/6小鼠降低(P0.001);雄性3xTg-AD小鼠在CT0-CT12的平均活动量与雌性3xTg-AD小鼠及同性别C57BL/6小鼠无明显差异(P0.05),但在CT12-CT24的平均活动量明显降低(P0.01)。9月龄时,雌雄3xTg-AD小鼠在主观白天和主观夜晚的平均活动量均明显低于同性别C57BL/6小鼠(P0.05),且雌雄3xTg-AD小鼠的平均活动量在各时间段均无统计学差异。(3)3xTg-AD小鼠在LD和DD环境中均随月龄增加出现振幅明显降低,且存在性别差异。在LD环境中,3月龄、6月龄、9月龄雄性和雌性3xTg-AD小鼠的昼夜振幅分别为(87.0±13.4)圈/5min、(25.9±2.2)圈/5min、(14.3±2.0)圈/5min和(72.7±9.3)圈/5min、(47.4±5.7)圈/5min、(35.9±6.8)圈/5min。6月龄和9月龄雌雄3xTg-AD小鼠振幅均明显低于C57BL/6小鼠;且6月龄和9月龄雄性3xTg-AD小鼠的昼夜振幅均明显低于相同月龄的雌性3xTg-AD小鼠。DD环境中,3、6、9月龄雄性和雌性3xTg-AD小鼠昼夜振幅分别为(40.6±4.1)圈/5min、(37.0±7.3)圈/5min、(29.3±3.9)圈/5min和(56.3±1.8)圈/5min、(60.4±9.6)圈/5min、(41.3±9.6)圈/5min,均明显低于相同月龄C57BL/6小鼠,且各月龄雌雄3xTg-AD小鼠的昼夜振幅间无统计学差异。(4)3xTg-AD小鼠SCN中per1、per2基因的表达特征发生改变,表达量随月龄增加而下降,且雄性小鼠下降较快。在LD环境下,各月龄C57BL/6小鼠的per1和per2基因的表达总体上均呈先升高后降低的趋势,除9月龄雄性C57BL/6小鼠per1和per2基因的表达高峰出现在ZT12外,其余各组C57BL/6小鼠的表达高峰均在ZT8。对于per1基因的表达,3月龄3xTg-AD小鼠呈先升高后降低的趋势,而6月龄和9月龄小鼠则呈先降低后升高的趋势。对于per2基因的表达,3月龄和6月龄3xTg-AD小鼠呈先升高后降低的趋势,9月龄则呈先降低后升高的趋势。同时,各组3xTg-AD小鼠的per1和per2基因的表达高峰均出现在ZT12,与对照组相比有所后移。此外,在ZT4、ZT8、ZT12、ZT16等多个时间点,6月龄和9月龄雄性3xTg-AD小鼠per1和per2基因相对表达量较3月龄均降低(P0.05);在ZT16,6月龄雌性3xTg-AD小鼠per2基因的相对表达量也较3月龄降低(P0.05);且6月龄和9月龄雄性3xTg-AD小鼠per1和per2基因的相对表达量在ZT0、ZT4、ZT8、ZT20多个时间点较同月龄雌性小鼠降低(P0.05)。结论:雌雄3xTg-AD小鼠均在3月龄已经出现轻度内源性昼夜节律紊乱,6月龄出现外源性昼夜节律紊乱,并从6月龄开始出现昼夜节律稳定性明显降低,且雌雄小鼠的昼夜节律紊乱程度和昼夜节律稳定性降低均随月龄增加逐渐加重,并以雄性小鼠更为明显。此外,各月龄雌雄3xTg-AD小鼠per1、per2基因的表达特征与C57BL/6小鼠相比有所改变,出现表达峰值的后移和某些时间点表达量的降低。同时,3xTg-AD小鼠节律基因表达量随着月龄的增加呈下降趋势,以雄性小鼠下降更明显。本研究结果表明,雌雄3xTg-AD小鼠运动的昼夜节律紊乱可能与其节律基因per1、per2的表达特征改变有关。
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【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R749.16

【参考文献】