GIGYF2在糖尿病脑病小鼠认知功能障碍中的作用机制研究

发布时间：2016-11-06 17:06

  本文关键词：Grb10在糖尿病脑病大鼠认知功能障碍中的作用机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

《重庆医科大学》 2014年

GIGYF2在糖尿病脑病小鼠认知功能障碍中的作用机制研究

谢晶  

【摘要】：背景 糖尿病长期糖代谢紊乱可造成中枢神经系统损害，导致认知功能障碍，脑信号传导异常，神经传递及突触可塑性减弱等病理损害，统称为糖尿病脑病。目前其发病机制尚不完全明确，缺乏有效的防治手段。近年来多项证据表明，胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）信号通路障碍与糖尿病的认知功能障碍发病密切相关。研究表明，生长因子受体结合蛋白10（Grb10）可负性调节IGF1R通路，持续高血糖可导致糖尿病大鼠海马组织中Grb10的过表达，继而导致大鼠认知功能障碍等行为学改变。Grb10GYF相互作用蛋白2（Grb10Interacting GYFProtein2, GIGYF2）作为与Grb10分子N末端特异性结合的蛋白，两者存在一定的协同作用。已有研究证实，GIGYF2在中枢神经系统中起着重要的作用，且GIGYF2表达水平的变化可影响IGF1R运输，，并激活IGF1引起的信号级联反应。目前国内外对GIGYF2的研究多集中在基因水平，并证实其基因突变与家族遗传性帕金森病的发病相关。然而，内源性GIGYF2在糖尿病脑病中研究鲜有报道。 目的 本研究旨在观察GIGYF2基因在糖尿病脑病小鼠海马组织中的表达，及其行为学和海马组织病理学及超微结构的改变；并观察特异性下调海马组织GIGYF2基因表达，对Grb10和IGF1R基因表达的影响，对糖尿病脑病小鼠行为学和组织病理及超微结构的影响，从而探讨内源性GIGYF2在糖尿病脑病中的主要作用及其机制。 方法 糖尿病小鼠模型由单次腹腔注射链脲佐菌素（STZ）（溶于0.1M柠檬酸钠溶液PH4.5，180mg/Kg）诱导建立。72小时后取鼠尾静脉血检测空腹血糖，将血糖值达到或超过16.7mmol/L者确定为糖尿病小鼠，血糖值未达标者予以剔除。以机体长期高血糖状态，诱发糖尿病小鼠中枢神经系统的并发症。为进一步研究GIGYF2的功能，在糖尿病小鼠血糖稳定后，我们通过立体定位技术将携带GIGYF2-shRNA的慢病毒颗粒定点注射入海马组织，早期组织特异性的干预GIGYF2基因的表达。糖尿病小鼠随机分为三组：糖尿病（DM）组，糖尿病假干预（DM+0）组和糖尿病干预（DM+shRNA）组，正常小鼠随机分为对照（Con）组和正常干预（Con+shRNA）组，每组12只小鼠。高血糖持续十周后，我们行水迷宫实验评估小鼠的认知功能，经实时荧光定量PCR和免疫印迹实验测定各组小鼠GIGYF2，Grb10和IGF1R的表达水平，并通过光镜和电镜观察海马组织病理学及超微结构的变化。 结果 1.腹腔注射STZ诱导小鼠血糖水平明显升高（P 0.05），而体重明显低于正常对照组（P 0.05），成功建立糖尿病小鼠模型。 2.高血糖持续十周后行水迷宫实验，结果显示糖尿病脑病小鼠逃避潜伏期明显延长（P 0.01），穿越站台次数和目的象限内时间的明显减少（P 0.01），小鼠学习和记忆功能受损，诱发认知功能障碍，形成糖尿病脑病；敲低糖尿病小鼠海马组织GIGYF2的表达后，小鼠的逃避潜伏期、穿越站台次数和目的象限内时间的变化不明显，与正常对照组的结果类似，而与糖尿病组相比均具有统计学意义（P 0.01）， 3.糖尿病脑病小鼠海马组织中GIGYF2和Grb10基因均较正常对照组明显升高（P 0.05或0.01），呈过表达，而IGF1R的表达水平却明显降低（P 0.05），且海马组织中GIGYF2的表达水平与糖尿病脑病小鼠的认知功能水平相关。脑内定点注射GIGYF2-shRNA慢病毒颗粒可长期稳定下调糖尿病脑病小鼠海马区GIGYF2基因的表达（P 0.05），而对糖尿病小鼠Grb10的过表达和IGF1R的低表达无明显影响，但IGF1R磷酸化水平明显升高，恢复至正常水平（P 0.05）； 4.持续高血糖可导致糖尿病脑病小鼠海马组织一系列病理生理变化：病理HE染色结果显示，糖尿病小鼠海马椎体细胞层排列紊乱，神经元凋亡明显，神经胶质大量增生；海马CA1区电镜结果显示，海马神经元肿胀，突触小体的形态异常，突触小体明显减少。而海马内敲低糖尿病小鼠海马组织GIGYF2的表达，可明显减少糖尿病小鼠海马组织神经元的凋亡和神经纤维缠结，减轻突触小体形态和数量等超微结构的改变，保持良好的突触功能，与正常小鼠海马组织结构类似。 结论 1.腹腔注射STZ可成功建立糖尿病小鼠模型，长期高血糖可导致小鼠行为学改变，诱发认知功能障碍，形成糖尿病脑病。 2.持续高血糖状态可造成海马组织GIGYF2的过表达和小鼠认知功能障碍。脑内定点注射GIGYF2-shRNA慢病毒颗粒可长期稳定下调海马区该基因的表达水平,改善糖尿病小鼠的认知功能障碍,表明糖尿病脑病小鼠的认知功能水平与海马组织中GIGYF2的表达水平呈负相关。 3.糖尿病小鼠海马组织GIGYF2表达接近正常水平时，对糖尿病脑病小鼠Grb10的过表达和IGF1R的低表达未产生明显影响，而IGF1R磷酸化则恢复至正常水平，由此可活化IGF1R-Grb10信号通路。 4.糖尿病脑病小鼠海马组织病理学和超微结构可有明显的神经元退行性变的表现，为小鼠认知功能障碍提供了组织学证据。敲低糖尿病小鼠海马组织GIGYF2的表达，可明显改善海马组织病理学和超微结构的改变。 综上所述，糖尿病脑病中，内源性过表达的GIGYF2可通过绑定于Grb10分子的N末端与IGF1R间接结合，引起IGF1R磷酸化水平的变化，负性调节IGF1R及其下游信号通路，从而加剧糖尿病脑病的认知功能障碍。敲低糖尿病脑病小鼠海马组织GIGYF2表达可明显改善糖尿病引起的认知功能障碍以及海马组织病理学和超微结构的变化，表明海马内敲低糖尿病小鼠GIGYF2的表达可保护糖尿病小鼠的认知功能，提示下调GIGYF2的表达水平可为IGF1R-Grb10信号通路障碍所致的糖尿病认知障碍提供新的治疗靶点和思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749.1;R587.2
【目录】：

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