Hes1在成年神经再生修复海马损伤中作用的研究

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目的:以RNA干扰技术为载体,探索活体内RNAi介导的Hes1基因下调的可行性及有效性,进一步验证Hes1基因对成年个体神经生成的作用,并研究转染后Hes1的表达变化对脑创伤后的神经功能修复作用。通过本研究,初步探讨Hes1基因调控成年神经细胞生成的可能机制,寻找促进成年神经细胞生成的方法,为脑创伤的临床治疗提供新思路。方法:选取130只成年C57BL/6小鼠随机分为3个组:①、立体定向住射溶十5%葡萄糖的载体-PEI和阴性对照siRNA于鼠脑组(n=50)(NC组);②假手术组(n=15)(TBI组);③、立体定向注射溶于5%葡萄糖的PEI和Hes1-siRNA的混合物于鼠脑组(n=65)(转染组)并对小鼠进行中度液压脑创伤。所有小鼠购买后先在实验室饲养1周,然后放到Morris水迷宫的水缸中做适应性游泳一次,第二天开始Morris水迷宫训练,每天游泳4次,每次随机从不同入水点进入水缸游泳,训练持续5天。水迷宫训练结束后第2天行siRNA转染,连续3天并将NC组和TBI组进行如前所述的相对应处理。上述各组在做了相应处理24h后,NC组和转染组各取5只小鼠,提取海马组织总mRNA行Real time RT-PCR实验,筛选最佳siRNA序列,并应用于后续试验。最佳序列处理小鼠24小时后取3只转染组小鼠进行荧光染色,观察转染部位,剩余的小鼠进行液压脑创伤打击,力度为2.1-2.2ATM。在创伤模型制作前30分钟对所有小鼠进行BrdU腹腔注射,剂量为200mg/kg,伤后进行mNSS神经功能评分。在siRNA转染后3天,每组分别随机取5只小鼠进行冰冻切片,随机取脑片进行HE、Hes1、BrdU染色,荧光免疫组织化学的结果在荧光显微镜和共聚焦显微镜下观察并记录阳性细胞个数。在siRNA转染后1天,2天,3天,14天四个时间点,每组再分别随机取6只小鼠,提取海马组织总蛋白进行Western Blot实验,检测转染组及NC组Hes1基因在海马组织中的表达情况。在创伤后第3天剩余小鼠行第二次水迷宫训练,持续4天,并在二次训练后第7天进行检测,以观察小鼠行为学上的变化。水迷宫训练结束后,取鼠脑做冰冻切片,进行BrdU+NeuN双重染色,在荧光显微镜和共聚焦显微镜下观察并记录阳性细胞个数。结果:1、实时荧光定量PCR方法检测到转染纠Hesl mRNA的表达量均明显下降,其中Mus-Hes1-siRNA-7抑制效率达70%以上,为最佳者。2、在小鼠海马液压创伤后24-72小时,对照组小鼠mNSS评分显著高于转染组(P<0.05),随时间延长,6天后对照组与转染组无差异(P>0.05)。3、脑创伤后Morris水迷宫训练,转染组成绩明显优于两个对照组成绩,差异明显(P<0.05);二次训练完毕后第7天行定位导航及空间搜索检测,转染组与两个对照组之间仍存在差异(P<0.05)。4、免疫组织化学染色结果显示:转染后24h,荧光蛋白成功地表达于海马区;RNAi后3天,转染组Hes1的表达较NC组明显地降低,齿状回SGZ神经前体细胞的数量(BrdU+)末见明显变化;第14天,成熟神经元(BrdU+/NeuN+)数量明显增加。5、蛋白免疫印迹(Western Blot)结果显示,与相NC组比较,转染后Hes1蛋白表达量均有明显地下降,前3天降低明显,差异均有显著性意义(P<0.05)。结论:1、活体内Hes1 siRNA的转染,有效地敲低了Hes1在小鼠海马组织中的表达。2、中度海马液压创伤模型对小鼠肢体运动功能并无明显影响,海马区的损伤主要表现在小鼠空间学习与记忆能力的下降。3、小鼠海马创伤早期可能出现神经元的凋亡进而造成了相关神经环路的损伤,使得小鼠远期认知功能F降;Hes1基因很可能促进了神经干细胞的增殖并使新生神经细胞分化为成熟神经元,并整合进原有的神经网络中,对认知功能进行修复。4、与相应的对照组相比,创伤后早期BrdU阳性细胞未见明显变化,表明神经干细胞在创伤因素的刺激下并未出现明显地增殖,说明Hes1基因表达的降低可能抑制了神经干细胞的增殖,但促进了新生神经细胞向神经元的分化和成熟。5、蛋白质免疫印迹结果表明在脑创伤后,转染组的Hes1蛋白的相对表达量较NC组明显地降低,说明siRNA转染成功地抑制了Hes1基因的表达。
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