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阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是最常见的进行性和破坏性神经退行性疾病,以β淀粉样蛋白沉积和Tau蛋白过度磷酸化为标志性病理改变,目前尚无治疗方法。陈述性记忆和认知功能减退是阿尔茨海默病早期脑功能衰退的特征性表现。与学习记忆密切相关的海马是AD神经退变最易感的脑区之一,其神经环路结构和功能紊乱被认为是记忆障碍产生的基础。最近的临床和实验室研究发现,AD等多种神经退行性疾病伴发的代谢紊乱和慢性中枢神经炎症,可能会加重神经元病变和认知功能障碍。小胶质细胞是介导中枢神经系统炎症最主要的免疫细胞,也是神经元突触活动和突触可塑性的关键调节细胞,小胶质细胞功能异常导致记忆受损已有不少报道。生长激素释放肽gherlin是主要由胃底细胞分泌的多肽,由28个氨基酸组成,包括乙酰化和非乙酰化两种形式,具有很强的促生长激素分泌作用,只有乙酰化的Ghrelin通过激活其受体GHS-R1a而发挥生理功能。GHS-R1a是一种典型的G蛋白偶联受体,在中枢神经系统分布广泛,下丘脑及下丘脑以外、与记忆和情绪调节密切相关的脑区(海马、皮层和杏仁核等)均有较丰富的表达,研究提示Ghrelin/GHS-R1a通路可能参与调节学习记忆、应激反应、焦虑抑郁以及动机奖赏等多种重要的脑功能。在以往的研究中,我们发现,海马dCA1区注射ghrelin或锥体神经元特异性过表达GHS-R1a损害、而GHS-R1a全敲除或干扰促进成年小鼠海马依赖的记忆形成,提示Ghrelin/GHS-R1a抑制学习记忆,GHS-R1a缺失则可以改善学习记忆。值得注意的是,最近的一项临床研究报道,AD患者和5×FAD模型小鼠海马GHS-R1a的表达均明显增加,提示GHS-R1a的上调可能是AD神经退变的分子标记物。为进一步明确GHS-R1a缺失对AD神经退变记忆障碍的影响及作用机制,我们考察了GHS-R1a缺失(Ghsr1a KO)或干扰对内毒素脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的海马炎症小鼠和APP/PS1基因突变小鼠海马依赖性记忆障碍的改善作用,并对可能的机制进行了初步探讨。主要研究结果列举如下:1.GHS-R1a缺失改善LPS诱导的海马炎症小鼠的记忆障碍。1.1 LPS侧脑室或腹腔注射诱导的海马炎症小鼠在旷场中央区和外周区的活动与对照生理盐水注射组小鼠相比均无差别(如图3、7所示),提示LPS侧脑室或腹腔注射均可以诱导海马炎症,但不影响WT小鼠的基础焦虑和自主探索活动。1.2新物体识别(New Object Recognition,NOR)和新位置识别(New Position Recognition,NPR)记忆测试结果显示,LPS侧脑室或腹腔注射诱导的海马炎症小鼠新物体和新位置识别记忆指数均低于对照生理盐水注射组小鼠(如图4、8所示),表明LPS诱导海马炎症,同时损伤WT小鼠的物体和位置识别记忆。1.3水迷宫结果显示,LPS侧脑室或腹腔注射损伤WT小鼠的空间记忆,但对学习过程无影响(如图5、9所示)。空间记忆获取后,侧脑室LPS注射损害小鼠空间记忆的提取(如图6所示)。1.4旷场测试结果显示,LPS注射后Ghsr1a KO小鼠和WT小鼠在旷场中央区和外周区的活动无差别(如图10、14所示),提示GHS-R1a缺失不影响海马炎症小鼠的基础焦虑和自发活动。1.5新物体和新位置识别实验显示,伴有GHS-R1a缺失(Ghsr1a KO)的海马炎症小鼠新物体和新位置识别记忆指数均高于对照WT海马炎症小鼠(如图11、15所示),表明GHS-R1a缺失改善LPS诱导的海马炎症小鼠的物体和位置识别记忆障碍。1.6水迷宫空间记忆测试结果显示,伴有GHS-R1a缺失(Ghsr1a KO)的海马炎症小鼠在目标象限的探索时间百分比明显高于其它象限,而WT海马炎症小鼠则不能区分目标象限和其它象限(如图12、16所示),提示GHS-R1a缺失改善LPS诱导的海马炎症小鼠的空间记忆障碍。并且空间记忆获取后,GHS-R1a缺失改善LPS注射诱导的空间记忆提取障碍(如图13所示)2.干扰海马CA1区Ghsr1a的表达部分改善APP/PS1小鼠学习记忆障碍2.1旷场测试结果显示,APP/PS1小鼠在旷场中央区和外周区的活动与对照小鼠相比无差别(如图17所示),表明APP/PS1小鼠的基础焦虑和自主探索活动正常。2.2新物体和新位置识别记忆测试结果显示,APP/PS1小鼠新物体和新位置识别记忆指数低于对照组小鼠(如图18所示),表明APP/PS1小鼠存在物体和位置识别记忆障碍。2.3水迷宫结果显示:APP/PS1小鼠与对照小鼠比,在测试过程中不能将目标象限与其他象限区分开,但学习过程无区别(如图19所示),表明APP/PS1小鼠存在空间记忆障碍。2.4旷场测试结果显示,通过GHS-R1a小干扰RNA病毒(AAV-Ghsr1a-RNAi)注射干扰APP/PS1小鼠海马CA1区GHS-R1a的表达,不影响小鼠在旷场中央区和外周区的活动(如图20所示),即不影响小鼠的基础焦虑及自发活动。2.5新物体和新位置识别测试结果显示,干扰APP/PS1小鼠海马CA1区Ghsr1a的表达,提高小鼠新物体和新位置识别记忆指数(如图21所示),表明APP/PS1小鼠的新物体和新位置识别记忆障碍得到改善。2.6水迷宫空间记忆测试结果显示,干扰APP/PS1小鼠海马CA1区Ghsr1a表达,不能有效改善APP/PS1小鼠的空间记忆障碍(如图22所示)。3.GHS-R1a缺失抑制了LPS诱导的海马炎症及海马区小胶质细胞的激活3.1荧光定量RT-PCR结果显示,LPS注射后WT小鼠海马区的小胶质细胞标记物Iba-1、Lgals3的表达水平均明显高于对照注射小鼠(如图23所示)。3.2荧光定量PCR结果显示,LPS注射后Ghsr1a KO小鼠海马区的小胶质细胞标记物Iba-1、Lgals3的表达水平明显低于WT小鼠(如图24所示)。综上所述,通过对两种AD经典模型小鼠——LPS海马炎症小鼠和APP/PS1转基因小鼠——的研究表明,我们发现GHS-R1a缺失可以改善LPS诱导的海马炎症小鼠与APP/PS1模型小鼠海马依赖性的物体识别记忆、位置识别记忆和空间记忆障碍,这种改善作用可能与GHS-R1a缺失对海马神经炎症及小胶质细胞促炎性活化的抑制作用相关,具体的分子细胞及突触机制还在进一步研究中。