载脂蛋白E4对大鼠海马长时程突触可塑性的影响及其分子机制研究

发布时间：2016-11-19 06:28

  本文关键词：载脂蛋白E4对大鼠海马长时程突触可塑性的影响及其分子机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山西医科大学》 2014年

载脂蛋白E4对大鼠海马长时程突触可塑性的影响及其分子机制研究

乔枫  

【摘要】：阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种发生在中枢神经系统中的慢性、原发性、且不可逆性的神经退行性疾病，其主要表现为进行性认知功能障碍、学习和记忆能力丧失，晚期出现严重的痴呆[1]。据报道有四种基因与其发生有关,包括：淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)[2,3]、早老素-1(presenilin-1, PS-1)[4]、早老素-2(presenilin-2, PS-2)[5,6]和载脂蛋白E4(apolipoprotein-E4, APOE4)[7,8]。其中，APOE4是迟发型家族性AD(late-onsetFamily Alzheimer’s disease)的主要危险因子。据统计，单个APOE4基因携带者AD的发病率是未携带该基因者的3.6倍，APOE4基因纯合子(apoE4+/+)携带者的AD发病率可达到未携带者的8倍[7,9]。 APOE4基因过表达后的产物载脂蛋白E4（apolipoprotein E4, apoE4）已被证明具有较强的神经毒性。例如，apoE4可以加速淀粉样β蛋白(Amyloid β-protein,Aβ)生成和沉积[10,11]，易化tau蛋白的高度磷酸化[12,13]，抑制延迟整流钾通道(delayed-rectifier potassium channels)的活性[14]，并且可以减少树突棘的密度[15]、树突的复杂性和大脑的代谢[16-18]。在细胞培养和人apoE4转基因小鼠(human apoE4target replacement mice)的实验中发现apoE4还可以引起炎症反应[19-23]。另外，过表达的apoE4可以损伤小鼠的空间记忆和逃避记忆[24-27]。 然而，在体外apoE4过表达及缺失的小鼠脑片实验中，apoE4对神经突触可塑性的作用是有争议的[28-30]；apoE4是否对学习记忆的电生理细胞模型——在体海马晚期时相长时程增强（Later Phase Long Term Potentiation，L-LTP）的诱导和维持产生影响，目前还不清楚。另外，apoE4对两个在LTP诱导和维持中发挥重要作用的分子——钙/钙调素依赖的蛋白激酶(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinases II, CaMKII)及cAMP反应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein, CREB)的作用也不明确。因此，本研究采用在体电生理记录和分子实验技术系统探讨了apoE4的神经毒性作用及其分子机制。研究主要分为以下两部分：(1)采用在体大鼠海马CA1区场电位记录方法，观察了apoE4对L-LTP的诱导及其维持的影响；(2)电生理实验结束后，运用免疫组织化学技术和Western Blotting技术检测了CaMKII和CREB的表达水平及其磷酸化程度。为了证实apeE4的特异性，实验还采用apoE2作为对照。 第一部分：apoE4引起大鼠在体海马晚期时相长时程增强的损伤 为阐明apoE4在脑内的神经毒性作用，我们采用电生理手段记录大鼠在体海马场兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential, fEPSP)，观察了急性海马注射apoE4对对大鼠海马CA1区晚期时相的长时程增强(L-LTP)的影响，旨在探讨apoE4神经毒性作用的电生理学机制。实验选用成年雄性SpragueDawley (SD)大鼠，麻醉后固定于脑立体定位仪上，将自制的绑定电极（同心圆双极刺激电极和单极记录电极）及注药管精确插入到海马的刺激、记录及给药部位。在不同时间点给药，并且通过给予海马Schaffer侧枝单个测试刺激、双脉冲刺激及三组高频刺激(high frequency stimulations, HFSs)，在海马CA1区放射层诱发和记录基础fEPSP、配对脉冲引起的双脉冲易化(paired pulse facilitation,PPF)以及HFSs引起的L-LTP。观察药物对基础fEPSP、PPF及L-LTP的影响。 实验结果：(1)各种药物包括高浓度的apoE4对基础的突触传递没有影响；(2)HFSs成功诱导了生理盐水对照组及apoE2对照组中大鼠海马L-LTP。生理盐水对照组的平均fEPSP幅度在HFSs后1分钟、60分钟和180分钟时分别是211±7.2%、170.4±4.5%和161.2±3.3%；apoE2对照组中HFSs后相同时间点的平均fEPSP幅度分别是210.8±8.4%、168.4±4.9%和157.75±3.6%。两组之间无明显差异(P0.05)。HFSs前注射0.2μg apoE4后，海马L-LTP的诱导和维持受到显著抑制，平均fEPSP幅度在以上三个时间点分别是178.3±5.8%、149.7±5%和142.2±5%，较两对照组明显降低（P0.01）。(3)HFSs后注射0.2μg apoE4对L-LTP的维持有轻微但不显著的抑制作用，平均fEPSP幅度在HFSs后60分钟和180分钟分别是155.5±6.5%和143.5±7.9%（P0.05）。即便给予大剂量apoE4（2μg）后，仍然没有对L-LTP的维持构成抑制作用，平均fEPSP幅度在两个时间点为152.2±6.6%和150.7±4.2%（P0.05）。(4)实验各组的PPF没有显著的统计学差异，提示apoE4对L-LTP诱导的抑制作用不是通过突触前神经递质的释放介导的。 结论：apoE4在HFSs前注射损伤海马L-LTP，而HFSs后注射则没有损伤作用。这表明apoE4的神经毒性作用主要是对L-LTP诱导的抑制，而对维持没有抑制作用。此外，未受影响的PPF表明ApoE4的L-LTP诱导的抑制作用可能是作用在突触后的信号通路。 第二部分：ApoE4神经毒性作用的分子机制 实验采用电生理实验后大鼠的脑组织，分别进行了免疫组织化学技术和Western Blotting技术实验，，检测了CaMKIIα和CREB的总蛋白含量及其磷酸化水平。旨在寻找apoE4抑制L-LTP的突触后信号通路的作用靶点，探讨apoE4伤害L-LTP的分子机制。 实验结果：(1)免疫组织化学实验表明，HFSs前注射0.2μg apoE4不影响CaMKII和CREB总蛋白量的表达。其光密度分别是0.241±0.002和0.249±0.004(p0.05)。在检测CaMKII和磷酸化CREB实验中，对照组中光密度分别分别为0.250±0.008和0.275±0.002。相反，apoE4注射组明显降低了两种蛋白的磷酸化水平，其光密度分别是0.094±0.002和0.170±0.002(p0.01)。Western Blotting实验也证实了这一点。注射apoE4后，磷酸化的CaMKII和CREB分别降到了对照组的61.74±5.36%和64.80±12.58%(p0.05)。而总蛋白量没有变化，分别是对照组的97.25±4.57%和95.24±11.45%(p0.05)。(2)免疫组织化学实验发现，HFSs后注射apoE4不改变CaMKII和CREB的总蛋白量及其磷酸化水平。注射0.2μg apoE4后，磷酸化的CaMKII和CREB的光密度分别是0.231±0.011和0.274±0.003(p0.05)；注射2μg apoE4后，磷酸化的CaMKII和CREB的光密度分别是0.228±0.003和0.278±0.003(p0.05)。与免疫组化实验相似，Western Blotting也表明无论0.2μg还是2μg的apoE4，CaMKII和CREB的总蛋白量和磷酸化水平都没有改变(p0.05)。结论：apoE4通过降低CaMKIIα和CREB磷酸化水平损伤了海马L-LTP，CaMKIIα and CREB是apoE4发挥神经毒性作用的重要的细胞内靶点。 总之，本研究利用在体电生理场电位记录技术、免疫组织化学技术和Westerm Blotting技术，通过观察大鼠在体海马L-LTP及CaMKIIα、CREB的总蛋白量和磷酸化水平，探讨了apoE4神经毒性作用及其分子机制。结果证实，急性apoE4注射可以损伤海马L-LTP，并且这种神经毒性是通过降低突触后磷酸化CaMKIIα和磷酸化CREB活性而实现的。本研究为apoE4的神经毒性作用提供了进一步的电生理和分子生物学实验证据，为预防和治疗AD提供了新的线索。

【关键词】：
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749.16
【目录】：

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1 Shreaya CHAKROBORTY;Grace E.STUTZMANN;;Early calcium dysregulation in Alzheimer's disease:setting the stage for synaptic dysfunction[J];Science China(Life Sciences);2011年08期

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1 李志安;艾清龙;;营养在阿尔茨海默病中的作用[J];国际神经病学神经外科学杂志;2011年01期

2 梁国强;高旖鑫;时燕薇;薛丽;王小广;赵虎;;Reelin可增强海马神经元的多巴胺D1受体表达[J];解剖学研究;2014年01期

3 张洪荣;程崇杰;蒋理;曹芳;黄志坚;孙晓川;;ApoE亚型蛋白对神经元轴突生长的影响[J];第三军医大学学报;2014年15期

4 刘婷婷;崔德华;;脂类及脂蛋白与阿尔茨海默病[J];神经疾病与精神卫生;2008年05期

5 Michael X ZHU;Ernesto CARAFOLI;;Ca~(2+):a versatile master key for intracellular signaling cascades[J];Science China(Life Sciences);2011年08期

6 丁宇;余永国;黄晓东;李娟;沈永年;杨培蓉;;9p-三体综合征的全基因组芯片扫描技术诊断及文献复习[J];临床儿科杂志;2013年11期

7 李晶金;彭良玉;旷昕;;Reelin对突触可塑性的调节作用[J];中南医学科学杂志;2014年01期

8 Marta Grau-Slevin;Adria Arboix;John Gaffney;Mark Slevin;;The role of small vessel disease in development of Alzheimer's disease[J];Neural Regeneration Research;2010年04期

9 宋海龙;郑焱;王晓民;;CREB信号通路在神经系统中的调控及功能[J];中国生物化学与分子生物学报;2013年09期

10 侯永春;严孜;;参苓散对脾虚痴呆模型大鼠海马区BNGF、NGF表达的影响[J];山东中医杂志;2014年01期

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1 刘雅静;松果体素、载脂蛋白E和Alzheimer病[D];中国科学技术大学;2007年

2 方传勤;高胆固醇对AD大鼠认知功能影响及机制研究[D];第三军医大学;2007年

3 秦晓凌;胆红素对帕金森病的神经保护作用[D];苏州大学;2013年

4 李秋云;RSK4与BRCA1基因异常甲基化在乳腺癌发病机制中作用的研究[D];广西医科大学;2013年

5 王俊英;电针镇痛的累积效应与海马神经元可塑性及胞内MAPK/ERK信号通路活动关系分析[D];中国中医科学院;2013年

6 刘德山;ApoE4通过影响NMDA受体功能加剧5XFAD小鼠认知功能障碍[D];福建医科大学;2013年

7 杨慧鹏;昆虫CREB激活机制及Arrestin蛋白功能的研究[D];浙江大学;2013年

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5 王顺旺;徐平;刘海军;陈群;刘艳芳;张丽;龚其海;李彬;;反式白藜芦醇对Aβ_(25-35)致痴大鼠海马诱导型一氧化氮合酶表达的影响[J];重庆医学;2010年18期

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2 雍政;颜玲娣;周培岚;高翔;宫泽辉;;噻吩诺啡对大鼠海马区突触可塑性的影响[A];第十五届中国神经精神药理学学术会议论文摘要[C];2012年

3 常晓慧;战丽彬;白长川;吴美娟;冯召岚;;组分中药金智达胶囊对2型糖尿病大鼠海马认知功能的改善作用及相关机制的研究[A];2011全国老年痴呆与衰老相关疾病学术会议第三届山东省神经内科医师（学术）论坛论文汇编[C];2011年

4 王良;董大翠;蔡秋云;朱长庚;;谷氨酸钠致痫大鼠海马mGluR5的表达变化[A];解剖学杂志——中国解剖学会2002年年会文摘汇编[C];2002年

5 戴薇薇;金国琴;张学礼;赵伟康;;左旧丸、右旧丸对老年大鼠海马、杏仁核氨基酸类神经递质含量变化的影响[A];第七次全国中西医结合虚证与老年病学术会议论文摘要集[C];2003年

6 李茂进;谢林;胡俊峰;李国珍;;天麻对铅所致大鼠海马损害的拮抗作用[A];山东预防医学会首届学术年会资料汇编[C];2003年

7 史艳红;徐平;宋凯英;潘成玉;;阻塞性睡眠呼吸暂停综合征大鼠海马损害机制及其与低氧的相关性[A];贵州省第六届中西医结合神经科学术年会论文汇编[C];2013年

8 冯荣芳;冯亚青;郭振华;邢邯英;李淑琴;;胶质纤维酸性蛋白在老年痴呆大鼠海马中的表达[A];中华医学会第八次全国老年医学学术会议论文汇编[C];2007年

9 刘琼;朱海燕;俞瑾;米文丽;毛应启梁;王彦青;吴根诚;;大鼠海马胶质细胞在抑郁症及电针抗抑郁模型治疗中的作用研究[A];第九届全国针刺麻醉针刺镇痛及针刺调整效应学术研讨会论文集[C];2007年

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1 ;[N];中国中医药报;2005年

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5 罗松;电针对老年痴呆大鼠海马神经元突触形态可塑性的影响机制[D];成都中医药大学;2003年

6 刘琼;针刺治疗实验性抑郁症时成年大鼠海马神经发生的变化[D];复旦大学;2008年

7 刘雨星;电针对老年性痴呆大鼠海马组织信号转导介质的调节作用研究[D];成都中医药大学;2003年

8 姜硕;电针修复慢性应激致抑郁大鼠海马星形胶质细胞损伤的机理研究[D];广州中医药大学;2013年

9 许玲;葡萄籽原花青素对糖尿病大鼠海马的保护机制[D];山东大学;2007年

10 鲍娟;GGA诱导AD大鼠海马HSP70表达及其抗细胞凋亡机制的研究[D];中南大学;2008年

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1 邹艳萍;归脾汤对抑郁模型大鼠海马形态学及皮质醇水平的影响[D];辽宁中医药大学;2006年

2 董海影;柴胡疏肝散对抑郁模型大鼠海马乙酰胆碱代谢的影响[D];黑龙江中医药大学;2009年

3 贾慧娟;不同游泳运动对大鼠海马cAMP影响的实验研究[D];山西大学;2010年

4 金镇国;电针对脑缺血再灌注大鼠海马区胰岛素样生长因子-1表达的影响[D];湖北中医学院;2005年

5 韩玉霞;绞股蓝皂苷对谷氨酸所致大鼠海马组织损伤的保护作用[D];山东大学;2008年

6 赵衍;氧化苦参碱对青霉素致痫大鼠海马组织ERK信号转导通路的研究[D];宁夏医科大学;2010年

7 蒯建科;麻醉药对新生大鼠海马谷氨酸受体及转运体表达和认知功能的影响[D];第四军医大学;2006年

8 敬开权;慢性不可预知温和应激对大鼠海马自噬作用和HMGB1/TLR4通路的影响[D];南华大学;2013年

9 刘国军;NF-κB信号通路中炎症因子在慢性致痫大鼠海马的表达及PDTC干预的研究[D];广西医科大学;2010年

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