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目的:观察β-1,4-半乳糖基转移酶-I(β-1,4-galactosyltransferase-I,β-1,4-GalT-I)及其催化合成的Galβ1-4GlcNAc糖链在大鼠脊髓内注射内毒素(Lipopolysaccharide,LPS)致炎模型及大鼠大脑黒质内注射LPS致帕金森病(PD)模型中的表达情况及细胞定位,进一步明确炎症刺激小胶质细胞β-1,4-GalT-I表达上调的意义,并探讨其在炎症激活小胶质细胞中的生物学作用。方法:(1)应用SD大鼠脊髓内注射LPS建立脊髓炎症模型,利用实时荧光定量PCR(Real Time-PCR)检测术后脊髓组织中β-1,4-GalT-I在mRNA水平的表达变化;免疫荧光检测β-1,4-GalT-I及Galβ1-4GlcNAc糖链在脊髓内注射LPS后的定位和细胞分布;利用免疫共沉淀检测LPS对E-选择素与β-1,4-半乳糖基化作用的影响;PCR检测LPS对小胶质细胞β-1,4-GalT-I表达的影响;应用ELISA检测了脊髓内注射LPS后TNF-α释放情况;PCR检测TNF-α对小胶质细胞β-1,4-GalT-I表达的影响。(2)应用SD大鼠大脑黒质内注射LPS建立大鼠PD模型,分别利用Real Time-PCR、Western-blot、Lectin-blot、免疫荧光双标法等方法观察β-1,4-GalT-I及其催化合成的Galβ1-4GlcNAc糖链在术后黒质中的表达情况及细胞定位。(3)应用胚胎SD大鼠中脑神经元-胶质细胞共培养建立体外PD模型,利用Western-blot观察了LPS对共培养细胞β-1,4-GalT-I蛋白表达的影响;应用LPS或β-1,4-GalT-I抗体处理共培养细胞,免疫荧光和ELISA检测共培养细胞中小胶质细胞活化和吞噬作用。结果:(1)大鼠脊髓内注射LPS诱导脊髓中β-1,4-GalT-I mRNA表达上调。β-1,4-GalT-I mRNA的表达水平呈时间依赖性关系,在术后6-8h表达到达高峰;β-1,4-GalT-I蛋白水平和Galβ1-4GlcNAc糖链在术后24h达到高峰,主要是注射侧灰质和白质表达增多,且这些分子主要定位于活化的小胶质细胞、中性粒细胞、巨噬细胞。术后荧光双标检测到E-选择素与Galβ1-4GlcNAc糖链共定位,运用免疫共沉淀进一步证实脊髓炎症过程中E-选择素与β-1,4-半乳糖基化作用增强。并且在脊髓炎症中检测到TNF-α表达增加。PCR显示LPS或TNF-α刺激体外培养的小胶质细胞,β-1,4-GalT-I mRNA的表达水平呈现剂量依赖性和时间依赖性关系。(2)大鼠大脑黒质内注射LPS后,β-1,4-GalT-I mRNA表达出现上调趋势,在术后8h达到高峰,之后表达逐渐下降到正常水平。Western-blot显示β-1,4-GalT-I蛋白在黒质内注射LPS后2h即表达增加,持续至术后3 dβ-1,4-GalT-I蛋白表达仍较高, 3 d后表达降低;Galβ1-4GlcNAc糖链表达亦随之升高,在术后12-24 hβ-1,4-半乳糖基化作用增强尤为明显。此外,在大鼠PD病理过程中,β-1,4-GalT-I和Galβ1-4GlcNAc糖链主要定位于活化的小胶质细胞。(3)LPS诱导共培养细胞中β-1,4-GalT-I蛋白表达增加,作用8-18 h表达达到高峰,然后逐渐下降到正常水平。免疫荧光显示LPS诱导共培养细胞中小胶质细活化和吞噬功能增强,这一作用可以被β-1,4-GalT-I抗体减弱。ELISA结果表明β-1,4-GalT-I抗体影响LPS导致的TNF-α的释放。结论:(1)β-1,4-GalT-I及其催化合成的Galβ1-4GlcNAc糖链可能参与LPS所致的中枢神经系统炎症反应,尤其可能在炎症细胞向炎症部位迁移这一过程中发挥重要作用。(2)在中枢神经系统炎症反应过程中,TNF-α可能参与β-1,4-GalT-I的表达变化。(3)在中枢神经系统炎症反应过程中,β-1,4-GalT-I可能参与介导小胶质细胞的激活,从而在神经退变性疾病发病过程中发挥重要作用。