神经突蛋白对阿尔茨海默症模型小鼠学习记忆影响的研究

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阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease,AD)是一种最常见的神经退行性疾病,根据World Alzheimer Report 2018,截至2018年全球患病人数已高达4700万,严重威胁着老年人的身心健康。AD的主要临床特征为认知功能障碍,主要表现为学习、记忆能力的下降。AD患者脑内淀粉样斑块在细胞间质的堆积、神经纤维在细胞内的缠结以及脑内神经元丢失伴胶质细胞增生,最终导致认知障碍的发生。研究发现,部分神经营养因子在神经元和突触的生长、分化以及神经元的存活中具有重要作用,对于AD的放生发展有不可忽视的作用;此外,记忆的形成的第一步是脑内即早基因(Immediate Early Genes,IEGs)的快速诱导和表达。Neuritin是一个能被神经元活性诱导表达的即早基因,它编码的神经突蛋白是神经营养因子家族的一员,其表达受突触活动、激素和癫痫发作等的诱导,在神经发育和突触可塑性方面具有多重作用,被认为是神经营养和神经治疗药物的常见效应分子,与学习记忆有着密切的联系。因此,本文主要探究Neuritin对阿尔茨海默症模型小鼠的学习记忆能力的影响。本研究首先使用Neuritin条件性基因敲除鼠,探究在全脑神经元中敲除Neuritin基因对小鼠空间探索能力、短期记忆能力以及长时程学习记忆能力的影响。结果发现,在全脑神经元中敲除了Neuritin基因的小鼠其空间学习能力可能受到了损害,说明Neuritin基因的缺失与学习记忆障碍有着密切联系,提示Neuritin可能对小鼠的学习记忆能力有着重要的调控作用。为了进一步地探讨Neuritin调节学习记忆能力的具体细胞环路机制,我们采用了Cre-lox P重组酶系统介导的在海马颗粒细胞中特异性敲除Neuritin基因的技术以及在Prox1-Cre小鼠海马DG区注射Cre依赖的Neuritin过表达病毒的手段从正反两方面解析海马颗粒细胞中Neuritin表达的改变对海马依赖的学习记忆相关行为的影响。结果显示,在海马颗粒细胞中敲除Neuritin基因的小鼠其学习能力出现下降的趋势;与此同时,与注射对照病毒的小鼠相比,在海马颗粒细胞层注射Neuritin过表达病毒的小鼠的学习能力出现了提升的趋势,这说明了Neuritin表达的增加可能有助于小鼠学习记忆能力的提升,并且Neuritin对学习记忆的调控作用可能主要集中在海马颗粒细胞层。基于此,为了进一步探索Neurtin对AD模型小鼠学习记忆能力的作用,我们结合了5×FAD双转基因AD模型小鼠开展相应的研究。首先我们检测了老年5×FAD与同年龄正常小鼠海马内Neuritin m RNA的含量,结果显示,5×FAD小鼠脑内的Neuritin含量下降,推测AD模型小鼠脑内Neuritin表达水平的降低可能是其学习记忆能力的下降的原因。为了具体探索Neuritin对学习记忆障碍的影响,我们使用病毒介导技术在老年5×FAD小鼠海马颗粒细胞层注射Neuritin过表达病毒,提高其脑内Neuritin的表达水平,然后进行相关行为学检测,结果显示,海马颗粒细胞层注射了过表达Neuritin病毒的5×FAD小鼠的学习能力出现轻微好转,进一步说明了Neuritin对学习记忆能力的提升可能存在着一定的调控作用。综上所述,本研究我们发现海马颗粒细胞中的Neuritin是一个与学习记忆密切相关的调节基因,对小鼠的学习记忆能力的提升存在可能的促进作用。本研究揭示了Neuritin可能是AD模型小鼠学习障碍的一个关键基因,为探究阿尔茨海默症的发病机制提供了新的思路,也为阿尔茨海默症等神经退行性疾病的诊断治疗提供了新的方向和策略。
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