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背景:
老龄是外周手术后发生认知功能障碍的危险因素。认知障碍的发展与衰老大脑中小胶质细胞介导的神经炎症相关。活化小胶质细胞可极化成促炎型M1或抗炎型M2小胶质细胞。同时,HV1电压门控质子通道特异地表达在中枢小胶质细胞中。HV1及其介导的NADPH亚基表达上调,可促进神经炎症,加重认知缺陷。但外周手术后衰老如何影响小胶质细胞亚型平衡,其中机制仍未被阐明。基于上述发现,本研究提出假设,外周胫骨骨折后,老年大脑中神经炎症加重与HV1及NADPH亚基影响小胶质细胞不同亚型极化平衡相关,HV1及NADPH亚基表达上调可促使M1型小胶质细胞极化增强。
方法:
1.使用2-3月龄成年及18月龄老年C57/BL6小鼠建立开放横断性胫骨骨折模型,动物被分别被随机分成假手术组及手术组。
2.建模后6小时或72小时,使用蛋白印迹法检测海马组织中神经炎症标志物:TNF-α及IL-1β,突触功能蛋白突触素SYP,小胶质细胞标志物IBA1,M2亚型标志物YM1/2,Arg1,及电压门控质子通道HV1和NADPH亚基gp91phox,p22phox,p67phox,p47phox,p40phox表达变化。
3.建模后6小时或72小时,使用免疫荧光将M1亚型标志物CD16/32及M2亚型标志物CD206与IBA1共定位,观察小胶质细胞极化状态变化。
结果:
1.与相同年龄假手术组相比,成年手术组术后6小时及72小时TNF-α、IL-1β及SYP均无明显变化(p>0.05);老年手术组术后6小时TNF-α表达升高(p<0.05),72小时IL-1β表达升高(p<0.01),SYP表达减少(p<0.05)。
2.术后6小时老年手术组IBA1较老年假手术组及成年手术组均表达升高(p<0.05)。术后72小时,老年手术组IBA1较成年手术组表达升高(p<0.05)。
3.与相同年龄假手术组相比,术后6小时,成年手术组CD16/32及CD206表达升高(CD16/32:p<0.001;CD206:p<0.001),老年手术组CD16/32表达升高(p<0.001),CD206表达减少(p<0.01);术后72小时,成年手术组CD16/32无明显变化(p>0.05),CD206表达升高(p<0.01);老年手术组CD16/32无明显变化(p>0.05),CD206表达减少(p<0.001)。
4.与相同年龄假手术组相比,术后6小时,成年手术组YM1/2及Arg1表达升高(YM1/2:p<0.001;Arg1:p<0.01);老年手术组YM1/2及Arg1均较成年手术组表达减少(YM1/2:p<0.001;Arg1:p<0.01)。术后72小时各组间无统计学差异。
5.基础状态下老年小鼠较成年小鼠HV1(p<0.01)及NADPH亚基gp91phox(p<0.05),p22phox(p<0.05),p67phox(p<0.001),p47phox(p<0.05)表达上调。胫骨骨折创伤后老年小鼠CD16/32阳性的小胶质细胞与HV1染色高度重合。
结论:
1.在外周手术创伤下,预激衰老小胶质细胞被过度激活,小胶质细胞介导中枢神经炎症加重,突触功能失调。
2.外周手术创伤早期(6小时),成年小鼠M1及M2型小胶质细胞均被激活;后期(72小时)M1亚型活化减弱,M2亚型占主导。老年小鼠外周手术创伤后6小时及72小时,M1亚型激活增强,M2亚型激活受损。
3.生理状态下,老年小鼠HV1/NADPH亚基表达较成年小鼠上调。该通路与小胶质细胞极化状态相关。
老龄是外周手术后发生认知功能障碍的危险因素。认知障碍的发展与衰老大脑中小胶质细胞介导的神经炎症相关。活化小胶质细胞可极化成促炎型M1或抗炎型M2小胶质细胞。同时,HV1电压门控质子通道特异地表达在中枢小胶质细胞中。HV1及其介导的NADPH亚基表达上调,可促进神经炎症,加重认知缺陷。但外周手术后衰老如何影响小胶质细胞亚型平衡,其中机制仍未被阐明。基于上述发现,本研究提出假设,外周胫骨骨折后,老年大脑中神经炎症加重与HV1及NADPH亚基影响小胶质细胞不同亚型极化平衡相关,HV1及NADPH亚基表达上调可促使M1型小胶质细胞极化增强。
方法:
1.使用2-3月龄成年及18月龄老年C57/BL6小鼠建立开放横断性胫骨骨折模型,动物被分别被随机分成假手术组及手术组。
2.建模后6小时或72小时,使用蛋白印迹法检测海马组织中神经炎症标志物:TNF-α及IL-1β,突触功能蛋白突触素SYP,小胶质细胞标志物IBA1,M2亚型标志物YM1/2,Arg1,及电压门控质子通道HV1和NADPH亚基gp91phox,p22phox,p67phox,p47phox,p40phox表达变化。
3.建模后6小时或72小时,使用免疫荧光将M1亚型标志物CD16/32及M2亚型标志物CD206与IBA1共定位,观察小胶质细胞极化状态变化。
结果:
1.与相同年龄假手术组相比,成年手术组术后6小时及72小时TNF-α、IL-1β及SYP均无明显变化(p>0.05);老年手术组术后6小时TNF-α表达升高(p<0.05),72小时IL-1β表达升高(p<0.01),SYP表达减少(p<0.05)。
2.术后6小时老年手术组IBA1较老年假手术组及成年手术组均表达升高(p<0.05)。术后72小时,老年手术组IBA1较成年手术组表达升高(p<0.05)。
3.与相同年龄假手术组相比,术后6小时,成年手术组CD16/32及CD206表达升高(CD16/32:p<0.001;CD206:p<0.001),老年手术组CD16/32表达升高(p<0.001),CD206表达减少(p<0.01);术后72小时,成年手术组CD16/32无明显变化(p>0.05),CD206表达升高(p<0.01);老年手术组CD16/32无明显变化(p>0.05),CD206表达减少(p<0.001)。
4.与相同年龄假手术组相比,术后6小时,成年手术组YM1/2及Arg1表达升高(YM1/2:p<0.001;Arg1:p<0.01);老年手术组YM1/2及Arg1均较成年手术组表达减少(YM1/2:p<0.001;Arg1:p<0.01)。术后72小时各组间无统计学差异。
5.基础状态下老年小鼠较成年小鼠HV1(p<0.01)及NADPH亚基gp91phox(p<0.05),p22phox(p<0.05),p67phox(p<0.001),p47phox(p<0.05)表达上调。胫骨骨折创伤后老年小鼠CD16/32阳性的小胶质细胞与HV1染色高度重合。
结论:
1.在外周手术创伤下,预激衰老小胶质细胞被过度激活,小胶质细胞介导中枢神经炎症加重,突触功能失调。
2.外周手术创伤早期(6小时),成年小鼠M1及M2型小胶质细胞均被激活;后期(72小时)M1亚型活化减弱,M2亚型占主导。老年小鼠外周手术创伤后6小时及72小时,M1亚型激活增强,M2亚型激活受损。
3.生理状态下,老年小鼠HV1/NADPH亚基表达较成年小鼠上调。该通路与小胶质细胞极化状态相关。