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血管紧张素Ⅱ(angiotensin,AngⅡ)是肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)的关键活性物质。血管紧张素转化酶(angiotensin-converting enzyme,ACE)将AngⅠ(angiotensinⅠ,AngⅠ)转化为AngⅡ。AngⅡ与血管紧张素受体(angiotensin receptor, ATR)结合发挥多种生理作用,包括收缩血管,升高血压,促进神经元终端释放儿茶酚胺,促进细胞生长,激素调节等。许多研究表明AngⅡ广泛参与了氧化应激,炎症反应和细胞凋亡等生物学进程。 Notch信号通路是在动物进化中最为保守的信号通路之一,由Notch受体、Notch配体和其下游的效应分子组成。Notch涉及多细胞生物体的进化以及伴随着细胞与细胞交流的近分泌以协调发育。研究显示,在注射AngⅡ建立的动脉瘤模型小鼠体内利用药理学或生物学的方法抑制Notch信号通路后可以有效地减缓小鼠腹部大动脉瘤的发病进程。已经有研究报道, AngⅡ能增加细胞内Ca2+活动,引起氧化应激并导致足细胞损伤。另外,有研究发现,在体实验当中,过表达足细胞上血管紧张素1型受体(AT1R)能引起足细胞损伤,蛋白尿和肾小球硬化症。自噬作为一种在生物进化上保守的自我消化的过程,在维持良好可控的合成代谢和分解代谢之间的平衡中发挥着重要的作用。有研究表明,自噬可以发挥保护性的功能以对抗组织缺氧,局部缺血,老化和抗癌药物诱导的肾脏损伤。 基于以上研究背景,本实验主要探讨AngⅡ对小鼠认知功能的影响,进一步探讨Notch信号通路下调对AngⅡ诱导的小鼠认知功能损伤的影响。同时,探讨AngⅡ引起的足细胞死亡与活性氧族(reactive oxygen species,ROS)水平和自噬水平之间的关系。 第一部分血管紧张素Ⅱ诱导的神经损伤及机制研究 目的:研究AngⅡ对C57BL/6J小鼠认知能力及穿通纤维(perforant path,PP)到齿状回(dentate gyrus,DG)通路突触可塑性的变化,以揭示AngⅡ造成的神经损伤的机制。 材料与方法:实验中使用8周龄清洁级雄性C57BL/6J小鼠,随机分为对照组(n=7),AngⅡ组(n=7)。水迷宫实验(Morris water maze,MWM)、新异物体实验检测AngⅡ对大鼠认知能力的影响。旷场实验、高架十字迷宫检测AngⅡ对小鼠情绪的影响。记录小鼠PP到DG的突触可塑性变化,包括长时程增强(long-term potentiation,LTP)和去增益(depotentiation,DEP)。 结果: 1、Morris水迷宫实验显示:在学习和再获取学习阶段,AngⅡ组小鼠逃避潜伏期明显增加;在空间探索阶段,目标象限停留时间比率和穿越目标平台次数也明显减少。新异物体实验表明AngⅡ组的小鼠新异物体识别比例低于对照组。 2、电生理记录实验结果显示:注射AngⅡ后,LTP实验记录的场兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potentials,fEPSPs)斜率明显低于正常组;而DEP实验记录的fEPSPs斜率明显高于正常组。 3、旷场实验显示AngⅡ组小鼠的自主活动明显降低;高架十字迷宫实验显示AngⅡ组小鼠进入明臂的时间和活动距离明显降低。 结论:AngⅡ导致小鼠认知功能和突触可塑性明显降低,焦虑情绪明显增加。 第二部分 Notch信号通路对血管紧张素Ⅱ诱导的空间认知能力的影响及机制研究 目的:研究Notch信号通路对于学习记忆的影响,以获取抵抗AngⅡ诱导的神经损伤的可能治疗方法。 材料与方法:实验中使用8周龄清洁级雄性C57BL/6J小鼠,随机分为对照组(n=6),AngⅡ组(n=6);8周龄清洁级雄性notch+/--C57BL/6J小鼠,随机分为对照组(n=6),notch+/-+AngⅡ组(n=6)。MWM实验、新异物体实验检测AngⅡ对大鼠认知能力的影响。记录小鼠PP到DG的突触可塑性变化,包括LTP和DEP。 结果: 1、Morris水迷宫实验显示:在学习和再获取学习阶段,notch+/-+AngⅡ组相比AngⅡ组小鼠逃避潜伏期明显降低;在空间探索阶段,目标象限停留时间比率和穿越目标平台次数也明显增加。新异物体实验表明notch+/-+AngⅡ组的新物体识别比例高于AngⅡ组。 2、电生理记录实验结果显示: notch+/-+AngⅡ组LTP实验记录的fEPSPs斜率明显高于AngⅡ组;而DEP实验记录的fEPSPs斜率明显低于AngⅡ组。实验结果表明notch+/-小鼠抵抗AngⅡ引起的小鼠海马突触可塑性的损伤。 结论:抑制Notch信号通路可以抵抗AngⅡ引起的认知损伤和海马突触可塑性的损伤。 第三部分血管紧张素Ⅱ诱导的肾损伤及机制研究 目的:探讨AngⅡ能否通过调节氧化应激来影响足细胞的自噬,及自噬在这一过程中的作用。 材料与方法:利用足细胞建立离体AngⅡ损伤模型。3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT]法检测细胞存活率。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)和H2O2检测试剂盒用来评估细胞内的氧化应激水平。吖啶橙(acridine orange,AO)染色、Western blot检测自噬水平。膜片钳检测大电导Ca2+激活K+通道(large conductance Ca2+-activated K+ channels,BKCa)通道电流。 结果: 1、MTT实验表明AngⅡ引起足细胞死亡,并且具有浓度依赖性。SOD、MDA和H2O2分析显示足细胞死亡与ROS的累积相关。 2、膜片钳实验表明AngⅡ可以抑制足细胞BKCa通道电流。 3、AO染色、Western blot检测显示AngⅡ通过提高ROS水平上调自噬水平。进一步的MTT实验显示自噬抑制剂3-MA可以加重AngⅡ诱导的细胞死亡。结果表明自噬保护足细胞抵抗AngⅡ诱导的细胞损伤。 结论:AngⅡ通过提高ROS水平激活保护性的自噬。 第四部分三聚氰胺对系膜细胞的损伤及其机制的研究 目的:评估三聚氰胺是否能通过调节氧化应激来影响系膜细胞(mesangial cells,MCs)的自噬及自噬在这一过程中的作用。 材料与方法:利用MCs细胞建立离体三聚氰胺损伤模型。MTT法检测细胞存活率。H2O2检测试剂盒用来评估细胞内的氧化应激水平。Western blot检测自噬水平。 结果: 1、MTT实验表明三聚氰胺引起MCs死亡,并且具有浓度依赖性和时间依赖性。H2O2分析显示足细胞死亡与ROS的累积相关。 2、Western blot检测显示三聚氰胺引起的ROS可以上调自噬水平。进一步的MTT实验显示自噬抑制剂3-MA可以加重三聚氰胺诱导的细胞死亡。结果表明自噬保护足细胞抵抗三聚氰胺诱导的细胞损伤。 结论:三聚氰胺通过提高ROS水平激活保护性的自噬。