Grb10在糖尿病脑病大鼠认知功能障碍中的作用机制研究

发布时间：2017-05-15 02:07

  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。

【摘要】：背景： 糖尿病糖代谢紊乱可损害中枢神经系统，导致认知功能障碍。其主要表现为近事记忆力和学习能力下降，同时伴有脑皮质以及相关核团结构改变、神经生理障碍以及神经精神相关方面的病理变化，统称为“糖尿病脑病”。糖尿病脑病作为糖尿病的脑内并发症，有“3型糖尿病”之称，目前其发病机制尚不明确，因而也缺乏有效的防治手段，因此其发病机制的研究已经受到了学术界的广泛重视。近年来研究证实，IGF-1R、IR信号通路在糖尿病认知功能障碍发病机制中起关键作用。 Grb10（Growth factor receptor-bound protein10）蛋白作为Src同源区2（SH2）结构域包含蛋白，是多重跨膜酪氨酸受体绑定蛋白的成分之一。研究发现IGF-1R（insulin-like growth factor receptor）以及IR（insulin receptor）是其绑定的主要受体。在大脑中，Grb10的主要表达区域在海马组织，该区域主要参与了认知功能调节。但是，内源性Grb10在IGF1-IR信号通路中的作用机制却不甚明确。 目的： 观察糖尿病大鼠海马神经元的Grb10基因、蛋白表达水平、以及糖尿病脑病大鼠的行为学改变和海马病理变化；在下调Grb10表达的状态下观察糖尿病脑病大鼠认知功能障碍的改善以及海马神经元的相关病理变化。由此在体内实验中证实内源性Grb10在糖尿病脑病中的作用机制。 方法： 单次STZ溶液腹腔注射（0.1M， PH4.5，70mg/Kg）建立糖尿病模型。之后一周监测血糖（鼠尾静脉血），将血糖达到18mmol/L的大鼠作为糖尿病组，血糖值未达标的剔除。同时设立相同数量的正常对照组，将糖尿病（DM）组和对照（con）组分别随机分为三组，设为假手术组（DM+0组，con+0组）非手术组（DM组, con组）以及干预组（DM+shRNA组, con+shRNA组），每组10只。利用慢病毒载体携带Grb10-shRNA（short hairpin RNA）通过立体定位注射技术，将Grb10-shRNA定向导入大鼠海马神经元，可以成功在活体内高效、稳定、组织特异的下调Grb10蛋白的表达。3个月之后，进行大鼠认知功能（Morris水迷宫测试）、Grb10蛋白表达水平（q PCR、Western Blot检测）测定以及相应的超微结构和病理结构观察。 结果： 1.各组Grb10表达的测定 Grb10的mRNA以及蛋白表达水平分别由qPCR以及Western Blot测定以评估该方法在体内实验中的基因敲低效果。结果显示在DM+Grb10-shRNA组对比DM以及DM+0组，Grb10的mRNA以及蛋白水平均有显著下降（P＜0.05or0.01）而con+shRNA组与对照组对比并未见明显表达差异。 2. Grb10-shRNA对糖尿病大鼠认知功能的影响 立体定位手术以及手术创伤并未对大鼠认知功能造成影响，水迷宫结果（P＞0.1）。在糖尿病模型建立时，即血糖上升至糖尿病标准时，各组水迷宫实验结果（潜伏期）并未见明显差异（P=0.13）。 3个月之后，同对照组以及DM+shRNA组比较，糖尿病组的在训练后潜伏期明显延长，差异有显著性（P＜0.01），同时也证明糖尿病脑病造模成功。DM+shRNA组和对照组之间并未见显著差异，con+shRNA与con之间也未见显著差异，说明DM组潜伏期延长是由糖尿病高糖造成而并非shRNA或者立体定位注射手术所造成。 在正式实验阶段，站台所在位置穿越次数以及目的象限徘徊时间两项数据，DM组与对照组也存在明显统计学差异(P＜0.05or0.01)。DM组以及DM+0组相比其余组有明显减少，两者之间并无明显统计学差异。同时，DM+shRNA组与对照组之间并无统计学差异，shRNA对正常大鼠无影响。 3.海马免疫组织化学以及超微结构 持续高糖状态导致了一系列的病理生理变化。 病理HE染色显示，DM组以及DM+0组海马组织神经元数量减少、神经元排列紊乱，细胞膜皱缩或者胞体肿胀，胞质深染，细胞核大且结构不清，胶质细胞增生极度活跃。DM+shRNA组上述病理改变明显减轻，仅胶质增生较活跃。shRNA对对照组并无明显影响。 免疫组化可见海马区神经元形态、Grb10表达的位置以及通过IPP软件可对Grb10蛋白表达水平进行半定量分析。可见Grb10表达聚集于细胞膜，并且DM与DM+shRNA之间有肉眼可见的表达差异（P＜0.01）。在相应的HE染色切片上可见，Grb10过表达的DM组神经元形态病理变化明显。 电镜结果与病理以及免疫组化结果一致，并且可见海马CA1区神经元突触在DM组明显减少，有突触功能障碍，但此改变在DM+shRNA组明显减轻，由此可见Grb10表达下调在糖尿病脑病中可明显改善突触功能由此缓解认知功能障碍。 结论： 1.通过腹腔注射STZ建立糖尿病模型的方式，可成功建立糖尿病脑病模型，获得大鼠行为学改变的数据特点和认知功能障碍相应的病理学改变证据。 2. shRNA慢病毒颗粒可稳定下调脑内海马区的Grb10蛋白表达水平，并且可见糖尿病大鼠的认知功能水平与海马的Grb10表达水平密切相关，并可从病理改变和超微结构水平找到相应的支持证据。 3.结合国际上在体外实验阶段的研究结果可见，Grb10的负性调节主要是通过对IGF1-IR信号通路得以实现。即，Grb10的过表达作为该信号通路重要的负性调节因素，可推测，Grb10的过表达是糖尿病认知功能障碍发病机制的重要环节。 4. Grb10过表达诱导的IGF-1信号障碍可导致从超微结构到组织结构的神经元病理改变，并进一步影响大鼠的行为学改变。 综上所述，，糖尿病脑病中，IGF1-IR及其下游的信号通路障碍可由Grb10的过表达引起，故敲低Grb10可明显改善糖尿病脑病大鼠的认知功能障碍、病理学改变以及超微结构的病理改变。表明敲低Grb10在脑内的水平可为IGF-IR通路障碍诱导的糖尿病认知功能障碍提供新的干预靶点。
【关键词】：糖尿病脑病 Grb10 IGF1-IR 信号通路
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R587.2;R747.9
【目录】：

• 英汉缩略语名词对照5-6
• 摘要6-11
• ABSTRACT11-15
• 前言15-17
• 第一部分 Grb10 过表达对糖尿病脑病大鼠认知功能障碍的影响17-26
• 1 材料和方法17-23
• 2 结果23-24
• 3 讨论24-26
• 第二部分 糖尿病脑病大鼠海马内敲低 Grb10 表达对认知功能保护的机制研究26-35
• 1 材料和方法26-29
• 2 结果29-31
• 3 讨论31-35
• 全文总结35-36
• 参考文献36-40
• 附图40-44
• 文献综述：Grb10 在糖尿病脑病发病机制中的作用44-50
• 参考文献47-50
• 致谢50-51
• 攻读硕士学位研究生期间发表的论文51-52

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 齐若兵;陈斌华;谭忠林;陈致宇;尹岩;刘健;余震;朱婉儿;夏泳;;血管性痴呆患者血清可溶性凋亡因子水平及其与糖脂代谢的关系[J];中国全科医学;2013年33期

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1 黄攀;IGF-1/PTEN/Akt/FoxO信号通路在大鼠水浸束缚应激中作用研究[D];南京农业大学;2012年

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1 陈艳瑜;姜黄素对糖尿病脑病大鼠脑保护作用机制研究[D];重庆医科大学;2011年

2 胡丙清;2型糖尿病对注意网络的影响研究[D];安徽医科大学;2013年

3 林珍;瞬时受体电位通道7（TRPM7）在Aβ_(25-35)诱导大鼠学习记忆功能损害模型中的作用及其初步机制研究[D];安徽医科大学;2013年

4 熊慧;利拉鲁肽对散发性AD模型小鼠学习记忆减退的影响及机制[D];天津医科大学;2013年

5 周淑芳;孕期酒精暴露诱导仔鼠胰岛素抵抗与海马应激损伤[D];河南大学;2013年

6 周清;Exendin-4对甲基乙二醛诱导的PC12细胞氧化应激的影响[D];福建医科大学;2013年

7 王艳;左旋肉碱改善镉致SD大鼠神经毒性作用的研究[D];重庆医科大学;2013年

8 杨文青;柚皮素对STZ致AD大鼠的中枢胰岛素通路和认知水平的影响[D];重庆医科大学;2013年

9 金茜;糖尿病患者的认知功能改变及影响因素[D];重庆医科大学;2013年

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本文编号：366668