七氟烷抑制小鼠海马组蛋白乙酰化对学习记忆的作用研究

发布时间：2019-12-02 21:46

【摘要】：七氟烷(sevoflurane)作为通过美国FDA认证的新型含氟吸入性麻醉药,是临床上应用最为广泛的全身麻醉药物之一。目前对七氟烷的研究结论不一,但其增加患者术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction,POCD)的发生率已有报道,如何防治七氟烷所致的学习记忆功能损伤成为医学研究的热点和难点。长时程记忆是记忆的主要表现形式,其形成离不开稳定的基因表达,对此过程的调节中表观遗传学修饰起着重要的作用。研究证实,神经系统中组蛋白的乙酰化修饰与学习记忆相关蛋白质的基因表达密切相关,因为组蛋白乙酰化修饰可以减少组蛋白对DNA的吸引,促进转录因子更加紧密地结合到DNA上,使学习记忆相关的基因转录水平得到提高。目的:探讨七氟烷麻醉对小鼠组蛋白乙酰化的影响和对学习记忆能力的作用。方法:选用成年雄性C57BL/6小鼠,进行1.5%、2.0%和3.0%七氟烷持续吸入6h,建造小鼠七氟烷麻醉模型。Morris水迷宫记录小鼠的运动轨迹、逃避潜伏期和目标象限时间比;条件恐惧实验检测小鼠的僵直(Freezing)频率和僵直时间比;用实时荧光定量PCR实验对海马组织中BDNF和Syt-Ⅰ的mRNA表达水平进行检测;Western blot实验对海马组织中Ac-H3、BDNF和Syt-Ⅰ的蛋白表达水平进行检测;离体脑片LTP技术记录小鼠海马组织CA1区的兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP)斜率。结果:行为学实验结果表明,3.0%七氟烷麻醉后小鼠在水迷宫实验中逃避潜伏期明显延长、目标象限时间比明显减少,在条件恐惧实验中僵直频率明显增加、僵直时间比减少。实时荧光定量PCR结果显示,七氟烷麻醉后小鼠海马组织中BDNF、Syt-ⅠmRNA的表达水平明显降低。Western blot结果显示,七氟烷麻醉后小鼠海马组织中Ac-H3、BDNF、Syt-Ⅰ蛋白的表达水平均有明显降低。离体脑片LTP实验结果表明,七氟烷麻醉后小鼠海马组织CA1区的fEPSP斜率降低。组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA的使用能够部分阻断上述七氟烷麻醉后的作用。可改善七氟烷诱导的学习记忆功能损伤,使海马组织中BDNF、Syt-ⅠmRNA的表达水平和Ac-H3、BDNF、Syt-Ⅰ蛋白的表达水平升高,CA1区的fEPSP斜率升高。结论:七氟烷可通过抑制小鼠海马组蛋白乙酰化修饰损伤学习记忆功能。
【图文】：

示意图,组蛋白乙酰化,示意图

图 1-1 组蛋白乙酰化修饰示意图Fig.1-1 Schematic diagram of histone acetylation乙酰化修饰的组蛋白还能够募集其它相关因子[19]，聚集于基因位点，增加基因究表明，哺乳动物不论何种记忆的类型或时相（如记忆的获得、巩固、再现）白乙酰化修饰密切相关。例如小鼠的背景性和线索性恐惧记忆(fear memtual and fear memory cued)均伴有 H3 乙酰化增加，物体识别记忆(object recogniry)伴有 H3 和 H4 乙酰化的增加，空间记忆(spatial memory)伴有 H3 和 H4 乙酰[20-21]。值得注意的是组蛋白乙酰化，并非脱离其它组蛋白的修饰而独立存在，组蛋白乙酰化修饰的同时，，还伴有组蛋白磷酸化修饰、组蛋白甲基化修饰等，观遗传学变化对组蛋白乙酰化协同作用。塑性(plasticity)是指神经系统可以对外界环境发生的改变做出反应，具体表现与功能会相应改变，且改变可持续。分裂增生出新神经元是未成熟动物的神经能力，故而对于成熟体来说，只能持续生成新的树突棘和突触链接，另外神经育、损伤修复及学习记忆等脑功能与突触可塑性密切相关。突触可塑性包含功两方面的可塑性，前者通常表现为突触传递功能的增强或减弱[22]，其在条件刺产生的突触传递功能的长时间改变（长时程增强，LTP）为其中一种功能可塑

组蛋白,大脑,辛二酰胺,神经递质释放

图 1-2 LTP 与记忆的关系Fig.1-2The relationship between LTP and memory合蛋白-Ⅰ(Synaptotagmin-1, Syt-1)是小突触囊泡和大致密核心囊泡分，Syt 家族是神经递质释放过程中，影响膜融合功能的主要原因受器，Syt-Ⅰ被认为是一种主要的快速相 Ca2+感受器，主要在突触囊合 Ca2+ [25-26]，通过调节神经递质的释放影响突触可塑性，进而影响。学习记忆过程原本就是一个大量的信号转导通路及生物分子参有直接关系的是脑内 Syt-Ⅰ的表达量，即信息传递过程中 Syt-Ⅰ表达推测七氟烷可能通过抑制海马组织中 H3 和 H4 的乙酰化修饰，降阻碍 Syt-Ⅰ的表达，最终导致了学习记忆功能障碍。目前对通过抑组蛋白乙酰化修饰，从而治疗认知功能损伤的研究取得了令人鼓-N'-苯基辛二酰胺(N-Hydroxy-N'-phenyloctanediamide, SAHA)是首用的用于抗癌治疗的组蛋白抑制剂药物。目前在临床上已被用来治名 Sézary 网状细胞增生症），为一种原发于皮肤的 T 细胞淋巴瘤[3大脑中组蛋白的乙酰化程度和大脑中 SAHA 的含量间接和直接穿透血脑屏障[33]。对于阿尔兹海默病等神经退行性疾病，应用 S
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R965

【参考文献】