异氟烷对不同膳食锌水平喂养的阿尔茨海默病小鼠突触功能的影响

发布时间：2018-06-01 15:27

本文选题：阿尔茨海默病 + 锌　；参考：《吉林大学》2017年博士论文

【摘要】：背景:本研究选用APP/PS1转基因小鼠模型,以目前临床上最常用的吸入性全身麻醉药异氟烷为处理因素,对动物进行不同膳食锌水平的对比饲养,通过模拟临床麻醉、病理观察、Western blot、TUNEL/Neu N染色和电生理检查等方法,研究AD模型小鼠在不同膳食锌水平情况下,接受异氟烷麻醉后学习记忆能力及突触结构和功能的改变,进而阐明异氟烷和锌对突触功能和AD发病的影响及相关作用机制,为调节AD或其他认知功能障碍患者的锌营养状态,使其更加安全的接受临床麻醉提供理论和实验依据。目的:(1)观察异氟烷对不同膳食锌水平喂养的AD转基因小鼠学习和记忆能力的影响,分析各组间海马Aβ蛋白聚集和CA1区神经元凋亡情况,探讨异氟烷和不同膳食锌水平影响AD小鼠学习记忆能力的作用机制;(2)研究异氟烷对不同膳食锌水平喂养的AD转基因小鼠突触功能的影响,并探求其可能的作用机制,从而为患有AD和认知功能障碍的病人接受更加安全的临床麻醉提供实验依据。方法:将8~9月龄144只APP/PS1转基因鼠随机分为6组(每组24只):(1)Zn-Adequacy组(ZA组):APP/PS1转基小鼠每日给予标准饮食(30 ppm Zn)和纯净去离子水。(2)Zn-Adequacy+异氟烷组(ZA+ISO组):APP/PS1转基小鼠每日给予标准饮食(30 ppm Zn)和纯净去离子水,在10月龄时小鼠接触1.4%异氟烷2 h。(3)Zn-Deficiency组(ZD组):APP/PS1转基小鼠每日给予低锌饮食(1 ppm Zn)和纯净去离子水。(4)Zn-Deficiency+异氟烷组(ZD+ISO组):APP/PS1转基小鼠每日给予低锌饮食(1 ppm Zn)和纯净去离子水,在10月龄时小鼠接触1.4%异氟烷2 h。(5)Zn-Treatment组(ZT组):APP/PS1转基因小鼠每日给予标准饮食(30 ppm Zn)和含有Zn SO4.7H2O的纯净去离子水(12 ppm Zn)。(6)Zn-Treatment+异氟烷组(ZT+ISO组):APP/PS1转基因小鼠每日给予标准饮食(30 ppm Zn)和含有Zn SO4.7H2O的纯净去离子水(12 ppm Zn),在10月龄时小鼠接触1.4%异氟烷2 h。ZA组、ZA+ISO组、ZT组和ZT+ISO组AD小鼠在8月龄时开始实验喂养,共持续2个月;ZD组和ZD+ISO组AD小鼠在9月龄时开始实验喂养,共持续1个月。使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法检测各组小鼠实验喂养前后血清锌水平,从而判断锌缺乏和锌补充喂养AD模型小鼠后锌水平的变化情况。小鼠接触异氟烷1天(D1)和7天(D7)后进行Morris水迷宫(MWM)测试空间学习和记忆能力。使用Neu N/TUNEL的免疫组化和免疫荧光双标记染色检测海马CA1区内的神经元的凋亡情况,应用Western blot和ELISA方法检测Aβ(Aβ、Aβ40、Aβ42)、PSD-95、Shank1和Shank3等蛋白的表达,使用电生理方法检测突触长时程增强(LTP)的变化。结果:(1)各组APP/PS1转基因小鼠血清锌和脑内锌水平检测:ZA组AD小鼠经标准饲料喂养2个月后血清锌水平没有明显差异;在使用锌缺乏饮食之后,与ZA组AD小鼠相比,ZD组和ZD+ISO组AD小鼠的血清、皮质和海马内锌水平明显下降(P0.01);在使用锌补充饮食之后,与ZA组AD小鼠相比,ZT组和ZT+ISO组AD小鼠的血清、皮质和海马内锌水平升高(P0.05)。(2)异氟烷对不同膳食锌水平喂养APP/PS1转基因小鼠学习和记忆的影响:与ZA组AD小鼠相比,ZD组AD小鼠在定位隐藏平台的时间明显延长,而在目的象限内的停留时间较短(P0.05),ZT组AD小鼠在定位隐藏平台的时间明显缩短,而在目的象限内停留时间较长(P0.05)。与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后定位隐藏平台和在目的象限内停留的时间没有区别(D1和D7)(P0.05)。与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后定位隐藏平台和目的象限内停留的时间没有区别(D1和D7)(P0.05)。与ZD组AD小鼠相比,ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后在第3天(3 d)、第4天(4 d)和第5天(5 d)定位隐藏平台的时间明显明显延长(D1和D7)(P0.05),但是在异氟烷麻醉后D1和D7的探索试验中,该组AD小鼠在目的象限内停留的时间没有明显不同(P0.05)。(3)异氟烷对不同膳食锌水平喂养APP/PS1转基因小鼠海马内Aβ蛋白表达的影响:ELISA分析结果显示:在所有各组小鼠中,总体Aβ和Aβ40的水平没有区别。与ZA组AD小鼠相比,ZD组AD小鼠的可溶性Aβ42和不可溶性Aβ42水平都明显升高(P0.05),ZT组AD小鼠的可溶性Aβ42和不可溶性Aβ42水平,都明显下降(P0.05)。此外,与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后可溶性Aβ42和不可溶性Aβ42水平没有变化;与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后可溶性Aβ42和不可溶性Aβ42水平也没有变化;而与ZD组AD小鼠相比,ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后可溶性Aβ42和不可溶性Aβ42水平明显升高(P0.01)。Western blot分析结果显示:与ZA组AD小鼠相比,ZD组AD小鼠Aβ42水平明显升高(P0.05),ZT组AD小鼠的Aβ42水平明显下降(P0.01)。与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后Aβ42水平没有明显变化;与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉Aβ42水平也没有明显变化;而与ZD组AD小鼠相比,ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后Aβ42水平明显升高(P0.01)。(4)异氟烷对不同膳食锌水平喂养APP/PS1转基因小鼠海马CA1区神经元凋亡的影响:ZD组AD小鼠吸氧后6 h和24 h海马CA1区神经元凋亡比率明显高于ZA组(均P0.01),ZT组AD小鼠吸氧后6 h和24 h海马CA1区神经元凋亡比率明显低于ZA组(均P0.05)。此外,与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠在接受异氟烷麻醉后6 h凋亡细胞比例明显升高(P0.05),24 h后下降(P0.05);与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后海马CA1区神经元凋亡没有不同(P0.05);ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后6 h和24 h的神经元凋亡比率与ZD组AD小鼠相比明显升高(均P0.05)。(5)异氟烷对不同膳食锌水平喂养APP/PS1转基因小鼠突触后PSD95、Shank1和Shank3的影响:与ZA组AD小鼠相比,ZD组AD小鼠脑内PSD-95、Shank1和Shank3的水平明显降低(均P0.05),ZT组AD小鼠脑内PSD-95、Shank1和Shank3的水平升高(均P0.05)。此外,与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后,小鼠脑内PSD-95、Shank1和Shank3的水平没有明显变化;与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后脑内PSD-95、Shank1和Shank3的水平也没有明显变化(均P0.05);而与ZD组AD小鼠相比,ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后脑内PSD-95、Shank1和Shank3的水平降低(均P0.05)。(6)异氟烷对不同膳食锌水平喂养APP/PS1转基因小鼠海马长时程增强(LTP)的影响:与野生型小鼠相比,ZA组AD小鼠的群峰电位(PS)幅度减低(P0.05)。与ZA组AD小鼠相比,ZD组AD小鼠的PS幅度减低(P0.05),ZT组AD小鼠的PS幅度增加(P0.05)。此外,与ZA组AD小鼠相比,ZA+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后PS幅度没有明显变化(P0.05),同样,与ZT组AD小鼠相比,ZT+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后PS幅度也没有明显变化(P0.05),但是与ZD组AD小鼠相比,ZD+ISO组AD小鼠接受异氟烷麻醉后的PS幅度明显减低(P0.05)。结论:(1)与锌常量饮食相比,锌缺乏饮食导致AD模型小鼠的学习和记忆能力受到损害;锌补充饮食可以改善AD的病理损害和学习记忆的损害;(2)异氟烷对锌常量和锌补充饮食喂养的AD模型小鼠的学习和记忆功能没有影响;可以损害锌缺乏饮食喂养的AD模型小鼠的学习和记忆功能;(3)异氟烷损害锌缺乏饮食喂养的AD模型小鼠的学习和记忆功能的分子学机制是损害脑内突触的结构和功能。
[Abstract]:Objective : To study the effects of isoflurane and zinc on synaptic function and synaptic structure and function of AD mice . ( 4 ) Zn - treated + isoflurane group ( ZD + ISO group ) : APP / PSl transgenic mice were given daily low - zinc diet ( 1 ppm Zn ) and pure deionized water , and mice were exposed to 1.4 % isoflurane 2 h . ( 5 ) Zn - Treatment group ( ZT group ) at 10 months of age : standard diet ( 30 ppm Zn ) and pure deionized water ( 12 ppm Zn ) containing Zn SO4 . 7H2O were given daily in APP / PSl transgenic mice . The levels of zinc in serum , cortex and hippocampus of AD mice were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry ( ICP - MS ) . Results : ( 1 ) The levels of zinc and zinc in serum , cortex and hippocampus of group ZD and ZD + ISO group were significantly decreased ( P0.01 ) . Compared with the control group , the levels of soluble A尾42 and insoluble A尾42 of AD mice in ZD + ISO group were significantly increased ( P0.05 ) . ( 4 ) The effect of isoflurane on neuron apoptosis in CA1 region of hippocampus CA1 region of rats fed with different dietary zinc levels was significantly higher than that in group ZA ( P0.01 ) . Compared with the AD mice in ZA group , the levels of PSD - 95 , Shank1 and Shank 3 in the hippocampus CA1 region were significantly lower than those in group ZA ( P0.05 ) . ( 6 ) The effect of isoflurane on long - term survival ( LTP ) of AD mice fed with different dietary zinc levels ( P0.05 ) . Compared with those in group ZA , there was no significant change in PS amplitude after isoflurane anesthesia ( P0.05 ) . In addition , compared with the group of AD mice , there was no significant change in PS amplitude after isoflurane anesthesia ( P0.05 ) .
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R749.16

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