tau基因和fat-1基因共表达的小鼠模型的建立并探讨内源性N-3 PUFAs对AD的作用

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[目的]:  本实验将能自身产生内源性多不饱和脂肪酸的at-1转基因小鼠与P301s突变型人微管相关蛋白tau的转基因小鼠杂交,建立at-1基因和tau基因共表达的子代鼠模型,并对该模型进行行为学、病理学、分子生物学等方面的检测,确定检测指标,进而探讨n-3多不饱和脂肪酸对tau蛋白病变所引起的中枢神经系统的保护作用。  [方法]:  1.繁殖使用背景均为C57BL/6J的杂合子小鼠,雄性at-1小鼠与雌性tau小鼠相杂交,对子代鼠进行PCR基因鉴定和气相色谱表型鉴定,筛选出at-1小鼠、fat-1/tau小鼠、tau小鼠及wildtype(wt)小鼠,以上四种小鼠全部用于实验。  2.对3、5、7、9月龄的小鼠进行行为学检测,包括Morris水迷宫、旷场迷宫、高架十字迷宫。每次行为学实验前需记录小鼠体重,行为学测试结束后,选取5、7、9月龄小鼠分批次安乐死,脑组织取样;气相色谱法检测小鼠脑组织内n-3多不饱和脂肪酸、n-6多不饱和脂肪酸、DHA的含量并计算n6/n3多不饱和脂肪酸的比列;HE染色观察小鼠脑内病理的形态学改变;免疫组化和WesternBlot测定小鼠的脑内磷酸化tau蛋白、Aβ蛋白的表达;统计11月龄前的小鼠生存率;对9月龄四种基因型小鼠进行双光子检测,测定脑内血管旁路的代谢能力。  [结果]:  1.PCR和气相表型鉴定结果:四种不同基因型的小鼠,均表现出与预期一致的PCR扩增结果,fat-1小鼠的fat-1基因经PCR扩增后在250bp处有清晰条带,wt小鼠无目的基因,无条带显示,tau小鼠的P301s突变基因经PCR扩增后在350bp处有清晰条带,fat-1基因和tau基因共表达的fat-1/tau双转基因小鼠在250bp和350bp处均有清晰条带。鼠尾组织的气相色谱结果显示,与wt小鼠相比较,含有fat-1基因的小鼠体内DHA、EPA等n-3PUFAs含量较高,AA等n-6PUFAs含量较低,n-6/n-3比例下降。鼠脑组织的气相色谱结果显示,5、7、9月龄的fat-1、wt和fat-1/tau小鼠与同月龄的tau小鼠相比较,脑内的n-3PUFAs和DHA的含量显著增高(P<0.05,P<0.01),n-6PUFAs含量降低(P<0.05,P<0.01),n-3/n-6PUFAs的比例也显著降低(P<0.05,P<0.01)。  2.行为学检测结果:Morris水迷宫实验,与9月龄tau小鼠相比较,同月龄的fat-1小鼠、wt小鼠、fat-1/tau小鼠在定位航行中平均逃避潜较短,有显著的统计学差异(P<0.05,P<0.01)。空间探索实验中,3、5、7月龄时,四种基因型小鼠穿越平台次数并无明显差别,但在9月龄时,与tau小鼠相比较,同月龄fat-1和wt小鼠平台穿越次数显著增高,差异有统计学意义(P<0.05),fat-1/tau小鼠与tau小鼠相比较无统计学差异。旷场迷宫实验结果显示:3、5、7月龄时,四种基因型小鼠穿越平台次数并无明显差别,与9月龄tau小鼠相比较,fat-1和wt小鼠的中央路程百分比和中央区活动时间百分比较低,差异有统计学意义(P<0.05),fat-1/tau小鼠以上两项指标与tau小鼠无统计学差异。高架十字迷宫结果显示:3、5、7月龄时,四种基因型小鼠开臂中的时间百分比与进入次数百分比并无明显差别,9月龄fat-1和wt小鼠开臂中的时间百分比与进入次数百分比与同月龄tau小鼠相比明显较少(P<0.05),9月龄fat-1/tau小鼠与同龄tau小鼠相比较,以上两项指标均无统计学差异。  3.HE染色结果显示:5、7月龄四种转基因小鼠脑内的神经元细胞完整,细胞数目较多,排列整齐,无明显差异。9月龄的tau小鼠海马区出现了神经元核固缩,细胞排列疏松,细胞数量明显减少,小胶质细胞增多等现象,而fat-1、wt、fat-1/tau小鼠脑的切片染色后发现上述表现不明显。  4.免疫组化检测小鼠脑内磷酸化tau蛋白和Aβ蛋白,结果显示:5、7月龄各基因型小鼠的海马区域出现极少量的磷酸化tau蛋白阳性表达,无明显差异,而tau小鼠在9月龄时,磷酸化tau蛋白阳性表达明显增多,海马区域神经元胞浆内有大量的磷酸化tau蛋白生成,且神经元之间有神经纤维缠结生成,9月龄fat-1、wt、fat-1/tau小鼠海马区阳性表达较少,并无神经纤维缠结生成。Aβ结果显示5、7月龄四种基因型小鼠海马区域内并未出现明显的Aβ淀粉样斑块,9月龄tau小鼠海马CA3区有黄褐色淀粉样斑块形成,而其他三种转基因小鼠并无明显表现。  5.Western blot的检测小鼠脑内磷酸化tau蛋白和Aβ含量的变化,结果显示,5、7月龄四种基因型小鼠脑内未检测到明显的蛋白条带,9月龄tau小鼠脑内磷酸化tau蛋白和Aβ表达量显著增多,与同月龄三种小鼠相比较有统计学差异(P<0.05,P<0.01)。  6.四种基因型小鼠生存率结果显示,1~11月龄,fat-1小鼠和wt小鼠并未出现死亡,tau小鼠221天时开始死亡,fat-1/tau小鼠270天时开始死亡,12月龄时tau小鼠生存率为38%,fat-1/tau小鼠生存率为46%。  7.小鼠双光子检测结果显示,9月龄的小鼠脑内注射红色Rhodamine B染料后,fat-1小鼠脑实质中分布的染料最少,且能很快清除,fat-1/tau和wt小鼠次之,tau小鼠脑实质中有较多染料分布,且不易清除。  [结论]:  1.本实验采用fat-1雄性小鼠与tau雌性小鼠相杂交得到了fat-1/tau双转基因小鼠。  2、PCR基因鉴定和气相色谱表型鉴定两个方面证明了fat-1/tau小鼠模型成功建立。  3.Fat-1基因的表达能够改善tau小鼠的空间记忆能力,降低tau小鼠脑内tau蛋白和Aβ表达量,维持海马区神经元细胞的正常形态,并改善tau小鼠脑内血管旁路的代谢能力,提高tau小鼠生存率,以上结果说明内源性n-3PUFAs能够延缓tau蛋白病变引起的阿尔茨海默病发病时间,减轻发病症状。  4.fat-1/tau小鼠可作为研究n-3PUFAs对阿尔茨海默病的神经保护作用的动物模型。
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