卵巢摘除结合D-半乳糖注射复合因素AD动物模型中的线粒体功能障碍

发布时间：2020-04-04 18:56

【摘要】：研究背景与目的:线粒体不仅是细胞能量代谢的重要场所,而且在调控基因表达、细胞信号转导及细胞死亡等方面亦起着重要作用。研究显示,线粒体功能障碍是包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)在内的神经退行性疾病的共同发病机制之一。我们先前的研究发现,行卵巢切除术(Ovariectomy, OVX)后的啮齿类动物长期注射D-半乳糖可以作为复合因素AD模型(Hua et al., Life Science, 2007, 80: 1897-1905 and Expe Neurol, 2008, 210: 709-718)。本学位论文拟研究脑线粒体功能障碍是否参与了此AD模型的发病机制。方法与结果:C57成年雌性小鼠行双侧卵巢摘除,术后腹腔注射D-半乳糖100mg/kg/d,持续8周,进行下列研究,结果如下: ①与对照组小鼠相比,模型组小鼠学习记忆功能减退:水迷宫行为学检测发现,定向航行实验中潜伏期显著延长,空间搜索实验中在原站台所在象限停留时间显著减少。 ②脑抗氧化系统受损:生化分析结果显示,丙二醛(malondialdehyde, MDA)水平升高,总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)和总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)活性下降;Western blot结果显示,铜/锌超氧化物歧化酶(SOD1)蛋白表达量升高。 ③β淀粉样蛋白(amyloidβ, Aβ)产生增多:免疫组织化学染色显示,海马区出现Aβ沉积;Western blot结果表明,Aβ蛋白表达升高。 ④线粒体呼吸链受损:线粒体呼吸链复合物I、II、III和IV的活性下降;Western blot结果显示,细胞色素氧化酶1(cytochrome oxidase1, COX1)含量下降。然而,三磷酸腺苷合成酶(adenosine triphosphate synthetase, ATP合成酶)的活性在两组动物之间并不存在显著性差异,提示氧化应激攻击的薄弱环节是呼吸链复合物。 ⑤海马神经元受损:尼氏染色显示,海马区细胞数量减少,细胞淡染,中央部位尼氏小体消失,并出现了大量的受损神经元,即dark neurons;免疫组织化学结果显示,半胱天冬酶3(caspase 3)阳性神经元表达上调。 ⑥海马星形胶质细胞功能障碍:生化分析结果显示,还原型谷胱甘肽(reduced glutathione hormone, GSH)水平下降,谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-PX)活性下调;胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)免疫组织化学和western blot结果表明,星形胶质细胞广泛活化;免疫组织化学显示大部分星形胶质细胞突起中谷氨酰胺合酶(glutamine synthetase, GS)表达丢失,western blot结果显示,相对于细胞活化程度,GS含量是下降的,即GS/GFAP下降;同时,水通道蛋白4(aquaporins4, AQP4)表达明显上调。 ⑦超微结构损害:海马区线粒体出现广泛的肿胀扭曲,变形,嵴断裂和空泡样变;可见肿胀凋亡的神经元;变性的星形胶质细胞其胞体肥大,突起粗大肿胀或增生。突触数量明显减少,残存的突触其结构异常,包绕在周围的星形胶质细胞突起肿胀或破裂。结论:以上研究结果证实氧化应激引起的脑线粒体功能障碍参与了这种AD模型的病理生理过程。线粒体功能障碍不仅导致神经元坏死与凋亡,而且造成星形胶质细胞增生、变性、抗氧化应激和谷氨酸再摄取功能障碍,从而导致由突触前、后成份和环绕其周围的星形胶质细胞所构成的神经-胶质单元结构与功能的完整性破坏。本研究在既往研究结果上进一步提示卵巢摘除结合D-半乳糖注射复合因素AD动物模型可以较好模拟AD的发病机制,可用于评价抗氧化应激/线粒体功能保护剂的实验治疗效果。
【图文】：

Morris水迷宫,行为学,小鼠

模型组小鼠在水迷宫测试中表现出空间学习和记忆功能减退。与对照组相比，定向航行实验中，去势结合注射D-半乳糖小鼠到达平台的潜伏期显著延长(图1A)。在训练的第5天，把平台移去进行空间搜索实验，对照组小鼠大部分游泳时间处在平台所在的象限，而模型组小鼠游泳时间则平均分布在4个象限，模型组小鼠在原站台所在象限停留时间比对照组显著减少(图1B)。图1 小鼠Morris水迷宫行为学检测 (A)定向航行实验中，模型组动物的平均逃避潜伏期明显延长。(B)空间搜索实验中，模型组动物在原站台所在象限的停留时间明显减少。实验数据以均数±标准误(X±S.E.M. )表示，每组16个样本，*表示与对照组相比

动物,抗氧化系统,应激状态,硕士学位论文

南京医科大学硕士学位论文15测定氧化/抗氧化指标用来评估脑氧化应激状态。如图2所示，与对照组相比，，模型组的MDA水平升高2.1倍，T-AOC和T-SOD两种酶的活性分别下降33%和50%。如图3所示，western-blot检测及光密度分析显示，SOD1表达量明显升高。图2 动物脑内氧化/抗氧化系统功能的生化检测模型组动物：(A)MDA水平升高，(B)T-AOC能力降低，(C)T-SOD活力下降。实验数据以均数±标准误(X±S.E.M. )表示
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R749.16

【参考文献】