BMSCs脑内移植改善AD小鼠学习记忆功能的分子机制研究

发布时间：2018-08-01 13:18

【摘要】：目的:观察骨髓间充质干细胞(BMSCs)脑内移植对阿尔茨海默病(AD)小鼠学习记忆能力及病理改变的影响,并对其分子机制进行探讨。方法:将C57/BL6野生型(WT)小鼠和C57/BL6 APP/PS1转基因(Tg)小鼠随机分为4组:WT/PBS组、WT/BMSCs组、Tg/PBS组及Tg/BMSCs组,侧脑室注射法将PBS或BMSCs注入小鼠脑内。术后第3天起进行持续8 d的Morris水迷宫实验以检测小鼠认知能力。术后第10天取材,组织免疫荧光染色检测小鼠脑内小胶质细胞的激活;real-time PCR检测CX3C趋化因子配体1(CX3CL1)、CX3C趋化因子受体1(CX3CR1)、IL-1β、TNF-α、Nurr1、YM1、胰岛素降解酶(IDE)和基质金属蛋白酶9(MMP9)的mRNA表达;ELISA检测脑组织匀浆CX3CL1和Aβ42的含量;Western blot检测突触后致密蛋白95(PSD95)、突触小泡蛋白(SYP)、p85和p110蛋白表达以及Akt磷酸化水平的变化。结果:术后第10天,在APP/PS1小鼠海马区附近观察到移植的BMSCs。水迷宫实验结果显示,与WT/PBS组小鼠相比,Tg/PBS组小鼠逃避潜伏期明显延长(P0.01),BMSCs移植治疗后APP/PS1小鼠逃避潜伏期明显缩短(P0.05);与Tg/PBS组相比,Tg/BMSCs组CX3CL1在海马区的mRNA水平(P0.01)及皮质区的蛋白水平(P0.05)明显增加;BMSCs移植可以促进WT和Tg小鼠脑内小胶质细胞的激活,同时M2型小胶质细胞表面标志物YM1的mRNA表达上调(P0.05)。Tg/PBS组与WT/PBS组相比,皮质区和海马区TNF-α的mRNA表达明显升高(P0.05),皮质区Nurr1的mRNA表达降低(P0.01);而与Tg/PBS组相比,Tg/BMSCs组皮质区的TNF-α(P0.01)mRNA表达降低,CX3CR1和Nurr1的mRNA表达明显上调(P0.05),海马区TNF-α和IL-1β的mRNA明显下调(P0.05),CX3CR1和Nurr1的mRNA表达明显增加(P0.05)。此外,Tg/BMSCs组的PSD95、p85和p110蛋白表达及Akt的磷酸化水平均较Tg/PBS组明显增加(P0.05)。与Tg/PBS组比,BMSCs移植降低了APP/PS1小鼠脑内Aβ42蛋白的水平(P0.05),增加了海马区Aβ清除相关酶IDE和MMP9的表达(P0.05)。结论:BMSCs移植可以调控神经炎症因子分泌,促进神经保护因子和突触蛋白的表达,从而改善APP/PS1小鼠的学习记忆能力,其分子机制可能是BMSCs移植上调CX3CL1后激活了PI3K/Akt通路。
[Abstract]:Aim: to observe the effects of bone marrow mesenchymal stem cell (BMSCs) transplantation on learning and memory ability and pathological changes in (AD) mice with Alzheimer's disease and to explore its molecular mechanism. Methods: C57/BL6 wild-type (WT) mice and C57/BL6 APP/PS1 transgenic (Tg) mice were randomly divided into 4 groups: WWT-PBS group and Tg/BMSCs group. PBS or BMSCs were injected into the brain of mice by intracerebroventricular injection. Morris water maze test was carried out for 8 days from the third day after operation to test the cognitive ability of mice. On the 10th day after operation, Detection of CX3C chemokine ligand 1 (CX3CL1) CX3C chemokine receptor 1 (CX3CR1) by tissue immunofluorescence staining in mouse brain microglia activator and real-time PCR detection of CX3C chemokine receptor 1 (CX3CR1), mRNA expression of insulin degrading enzyme (IDE) and matrix metalloproteinase 9 (MMP9) in brain tissue homogenate CX3CL1 The expression of postsynaptic dense protein 95 (PSD95), synaptic vesicle protein (SYP) p85 and p110 protein and the level of Akt phosphorylation were detected by Western blot. Results: on the 10th day after operation, transplanted BMSCs were observed near the hippocampal area of APP/PS1 mice. The results of the water maze experiment show that, Compared with the WT/PBS group, the escape latency was significantly prolonged (P0.01) in APP/PS1 mice, and the mRNA level in hippocampus (P0.01) and the protein level in cortex (P0.05) in Tg/PBS group were significantly increased compared with Tg/PBS group. BMSCs transplantation promoted the activation of microglia in brain of WT and TG mice. At the same time, the expression of YM1 mRNA was up-regulated in the M2 microglial cell surface marker (P0.05). The mRNA expression of TNF- 伪 in cortex and hippocampus was significantly increased (P0.05), the mRNA expression of Nurr1 in cortical area was decreased (P0.01), while the expression of TNF- 伪 (P0.01) mRNA in cortex of Tg/PBS group was significantly lower than that in Tg/PBS group (P0.05). The mRNA expression of CX3CR1 and Nurr1 was significantly up-regulated in TNF- 伪 and IL-1 尾 in hippocampus (P0.05), and the mRNA expression of TNF- 伪 and IL-1 尾 in hippocampus was down-regulated (P0.01). The expression of mRNA and Nurr1 were significantly increased (P0.05). In addition, the expression of PSD95, p110 protein and the phosphorylation level of Akt in Tgr BMSCs group were significantly higher than those in Tg/PBS group (P0.05). Compared with Tg/PBS group, BMSCs transplantation decreased the level of A 尾 42 protein in brain of APP/PS1 mice (P0.05), and increased the expression of A 尾 clearance related enzyme IDE and MMP9 in hippocampus (P0.05). ConclusionBMSCs transplantation can regulate the secretion of neuroinflammatory factors, promote the expression of neuroprotective factor and synaptic protein, and improve the ability of learning and memory in APP/PS1 mice. The molecular mechanism may be that the PI3K/Akt pathway is activated after BMSCs transplantation upregulation of CX3CL1.
【作者单位】： 暨南大学医学院病理生理学系脑科学研究所国家中医药管理局三级科研实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.81471236;No.81371442)
【分类号】：R749.16

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本文编号：2157710