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背景: 慢性低灌注(CCH)可导致脑白质损伤,即缺血性白质脑病,是中老年血管性认知损害主要病理类型之一,因机制不明缺乏有效干预。前期发现腺苷2a受体(A2aR)基因敲除小鼠慢性低灌注模型白质损伤加重,同时慢性低氧细胞模型中A2aR表达下调,均提示A2aR在CCH白质损伤中发挥重要作用,但于在体综合环境中,CCH所致A2aR变化规律尚未明确。预实验显示CCH中A2aR基因启动子区域DNA甲基化模式发生改变,而DNA甲基化主要由甲基转移酶(DNMTs)催化完成。为此提出“CCH引起DNA甲基化关键酶DNMTs表达改变,导致A2aR启动子异常甲基化,致A2aR表达异常,参与脑白质损害”的假说。拟采用慢性低灌注动物模型明确慢性低灌注脑白质损伤区A2aR表达变化规律,并进一步探索脑白质损伤区A2aR基因启动子区域甲基化的变化,以及DNA甲基转移酶表达的改变。拟初步揭示CCH→DNMTs→DNA异常甲基化→腺苷A2aR基因异常表达这一连锁机制,研究结果有助于从DNA甲基化角度揭示慢性低灌注导致脑白质损伤的分子机理,为疾病的防治提供新思路和靶点分子。 方法: 1.采用双侧颈总动脉结扎法(BCCAO)建立大鼠慢性低灌注白质损伤模型,Morris水迷宫实验评估大鼠认知功能,Kluver-Barrera染色观察脑白质区病理变化。 2.动物模型中观察慢性低灌注对受损白质区域A2aR表达的影响:荧光定量PCR检测脑白质区A2aR基因表达水平,Western-Blot方法检测脑白质区A2aR的蛋白表达水平。 3.动物模型中观察慢性低灌注对受损白质区A2aR基因启动子区域甲基化的影响:采用亚硫酸盐测序法(BSP)分析脑白质区A2aR基因的甲基化状态改变。 4.动物模型中观察慢性低灌注对受损白质区DNMTs(DNMT1、DNMT3a和DNMT3b)表达的影响:荧光定量PCR检测脑白质区DNMTs基因表达水平,Western-Blot方法检测脑白质区DNMTs蛋白表达水平。 结果: 一、大鼠慢性低灌注脑白质损伤模型的建立。 1.采用双侧颈总动脉结扎法(BCCAO)建立大鼠慢性低灌注白质损伤模型,建模第2、4、8周时组织病理学染色示:慢性低灌注组大鼠脑胼胝体区域可见神经纤维排列紊乱、稀疏,空泡形成。 2.水迷宫实验显示慢性低灌注大鼠认知功能受损:与假手术组比较,慢性低灌注组到达平台的潜伏时间在术后4周、6周时明显延长(p<0.05,p<0.01),2周时无明显差异;穿越平台次数在术后2周(p<0.001)、4周(p<0.01)、8周(p<0.001)明显减少;在目标象限的时间百分比(p<0.01)、距离百分比(p<0.001)在术后4周时均显著降低;但术后2周、8周时两项指标两组间均无显著差异。 二、慢性低灌注对受损白质区域A2aR表达的影响。 1.qRT-PCR检测不同时间点两组样本中A2AR在胼胝体的转录水平:与假手术组比较,慢性低灌注组的A2AR在2w(p<0.01)、4w(p<0.05)、8w(p<0.05)的转录水平明显减少。 2.WesternBlot检测不同时间点两组样本中A2AR在胼胝体的表达:与假手术组比较,慢性低灌注组的A2AR在2w(p<0.01)、4w(p<0.05)、8w(p<0.01)的表达明显减少。 三、BSP方法分析慢性低灌注对受损白质区域A2aR基因启动子区域甲基化的状态改变。 与假手术组比较,慢性低灌注组平均甲基化水平,在CpG12位点显著增高(p<0.01),显示出高甲基化状态。 四、慢性低灌注对受损白质区域DNMTs表达的影响。 1.qRT-PCR检测不同时间点两组样本中DNMT1、DNMT3a、DNMT3b在胼胝体的转录水平:与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT1在2w、4w的转录水平明显上调(p<0.05),在8w的转录水平明显上调(p<0.01)。与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT3a在2w的转录水平上调,但无显著差异(p>0.05),在4w的转录水平明显上调(p<0.05),在8w的转录水平明显上调(p<0.01)。与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT3b在2w、4w、8w的转录水平明显上调(p<0.01)。 2.WesternBlot检测不同时间点两组样本中DNMT1、DNMT3a、DNMT3b在胼胝体的表达水平:与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT1在2w、4w、8w的表达明显上调(p<0.01)。与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT3a在2w、4w的表达明显上调(p<0.01),在8w的表达明显上调(p<0.05)。与假手术组比较,慢性低灌注组的DNMT3b在2w、4w、8w的表达明显上调,但无显著差异(p>0.05)。 结论: 1.慢性低灌注大鼠出现白质损伤,认知功能损害; 2.慢性低灌注状态下,脑受损白质区域A2aR表达呈下调趋势; 3.慢性低灌注状态下,脑受损白质区域A2aR基因启动子区域呈高甲基化状态; 4.慢性低灌注状态下,脑受损白质区域DNMTs表达呈增强趋势。