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第一部分:D-半乳糖听觉中枢拟老化大鼠模型的建立
目的:利用D-半乳糖来建立中枢性老年性聋的动物模型,为中枢听觉系统老化机制的研究提供有效简便的途径。
方法:用5% D-半乳糖(150mg/kg)对雄性SD大鼠进行每日颈背部皮下注射,共8周,以同等剂量生理盐水每日颈背部皮下注射作为对照组,HE染色和尼氏染色观察听皮层、下丘及耳蜗核的形态学改变,Taqman探针实时荧光定量多聚酶链反应 (reAltime qPCR) 检测线粒体DNA 4834 bp大片段缺失率。
结果:模型组大鼠听皮层、下丘及耳蜗核神经元数目(分别为322.58±35.25,344.08±40.50,207.33±22.01/mm2)比对照组(278.13±41.67,292.83±43.91,145.41±25.07/μm2)显著减少 (p<0.05),并出现细胞排列紊乱,层次不清,胞浆尼氏体减少,可见较多胞质浓染的缺血神经元,间质结构疏松,胶质细胞增生,毛细血管增生、扩张,并出现较多病理性形态改变,如迂曲、扭曲、球形及线形改变。 模型组听皮层、下丘、耳蜗核的线粒体DNA 4834 bp缺失率 (16.22±1.29%,21.56±4.57%,13.96±2.47%) 比对照组 (11.24±1.09%,10.01±0.98%,8.78±0.94%) 显著升高 (p<0.05)。
结论:D-半乳糖可引起大鼠中枢听觉通路上的老化改变。
第二部分 听觉中枢的年龄相关性改变:D-半乳糖拟老化大鼠与自然衰老大鼠的比较。
目的:比较D-半乳糖拟老化大鼠和自然衰老大鼠听觉中枢的改变,并探讨其老化发生的机制。
方法:30只1月龄雄性SD大鼠随机分为两组:① D-半乳糖组 (15只):以5% D-半乳糖 (150mg/kg) 每日颈背部皮下注射,共8周;②对照组 (15只):同等剂量生理盐水,每日颈背部皮下注射,共8周。 另取22-24月龄同品系大鼠 (15只)作为自然老化组。造模完毕后,每只动物检测听性脑干反应 (auditory brainstem response, ABR)和中潜伏期电位 (middle latency response,MLR);实时荧光定量PCR检测听皮层、下丘、蜗核的线粒体DNA 4834 bp缺失率;硫代戊巴比妥法检测丙二醛 (MDA)的含量;光镜和透射电镜下观察各部位的病理学变化;TUNEL (terminAldeoxynucleotidyltransferase-mediated UTP nick-end labeling) 法检测各部位细胞的凋亡情况。
结果:与对照组相比,自然老化组大鼠ABR阈值提高,各波潜伏期、I-IV波间期及MLR Pa潜伏期均延长,而 D-半乳糖组ABR 阈值无改变,III, IV, V波潜伏期和I-IV波间期延长,Pa波潜伏期延长,Ⅰ,Ⅱ波潜伏期虽有延长趋势,但无统计学差异;两组老化大鼠听皮层、下丘、蜗核中MDA含量以及线粒体DNA 4834 bp缺失率比对照组显著升高,凋亡细胞数增加,并出现细胞结构排列紊乱,神经元胞浆中脂褐素增多,线粒体肿胀,内质网扩张,呈广泛空泡化改变,有髓神经纤维分离、断裂等退行性改变。
结论:①年龄相关性中枢听觉功能障碍以及退行性改变存在于D-半乳糖拟老化大鼠和自然老化大鼠中。②氧化应激、mtDNA大片段缺失以及凋亡参与了中枢听觉系统的老化过程。
第三部分 D-半乳糖衰老模型大鼠听觉中枢线粒体DNA缺失及其修复酶的变化
目的:探讨线粒体DNA损伤发生的机制及碱基切除修复系统在听觉中枢老化中的作用。
方法:48只雄性SD大鼠随机分为4组:D-半乳糖低、中、高剂量组和生理盐水对照组,分别于每日皮下注射5%D-半乳糖150、300、500mg/kg和等体积生理盐水,共8周。采用实时荧光定量PCR和western blot方法检测各组大鼠听皮层、下丘和耳蜗核中线粒体DNA 4834 bp缺失率以及DNA修复酶8-氧鸟嘌呤糖苷酶 (8-oxoguanine DNA glycosylase, OGG1)和DNA聚合酶γ (DNA polymerase γ, DNA pol γ)的基因和蛋白水平的变化;JC-1荧光探针法检测各部位的线粒体膜电位。
结果:与对照组相比,三组D-gal组听皮层、下丘及蜗核中线粒体DNA 4834 bp缺失率明显增高 (p<0.05),高剂量D-gal组升高最明显;而OGG1和pol γ的基因和蛋白表达水平均明显降低 (p<0.05),并随D-gal剂量增大而降低,同时线粒体膜电位也有所降低 (p<0.05)。
结论:在听觉高级中枢老化的过程中线粒体DNA损伤可能是由于其修复功能减退造成的。