Liraglutide神经保护作用的行为学和在体电生理研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:god_save_me
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)是发生在中枢神经系统中的一种慢性、原发性、不可逆性的神经退行性疾病,主要表现为进行性认知功能障碍、学习和记忆能力丧失,晚期出现严重痴呆。AD的一个典型病理特征是脑内出现高密度的老年斑,其主要成分是淀粉样β蛋白(Amyloidβ-protein,Aβ)。目前,Aβ的神经毒性作用已有广泛报道,如引起培养的神经元凋亡、脑组织突触可塑性下降和空间学习记忆行为的伤害等。因此,AD病因的“Aβ学说”已被广泛认可。然而,由于Aβ发挥神经毒性作用的机制很复杂,迄今为止,其机制还不是很清楚且临床上仍然缺乏有效对抗Aβ的药物。因此,积极寻找能够拮抗Aβ神经毒性的药物或治疗手段对AD的预防和治疗将具有十分重要的现实意义。近年来一个重要的发现是,AD与另外一种退行性疾病即Ⅱ型糖尿病(T2DM)在发病过程、病理变化、临床表现和预后上有着惊人的相似。所以,有人把AD也称为Ⅲ型糖尿病。基于AD与T2DM的相似性以及AD病因的“Aβ学说”,近年来提出的一个治疗AD的新策略就是:利用控制T2DM的手段干预AD,以减少Aβ的产生和聚集、拮抗Aβ的神经毒性、增强Aβ的降解和清除。胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)是一种肠分泌的促胰岛素分泌激素,由于其以葡萄糖依赖性方式促进胰岛素的分泌,从而最大限度的减少血糖过低的危险,因而成为目前治疗T2DM的最新药物。GLP-1不仅可以刺激胰岛β细胞增殖和再生、促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素释放,也可以作用于中枢增强学习和记忆功能。有研究表明,包括海马在内的很多脑组织都有GLP-1及其受体(GLP-1R)的表达。还有实验证实,GLP-1降低脑内Aβ水平;发挥神经营养因子的作用,保护神经元免受谷氨酸诱导的细胞凋亡;能够有效阻止Aβ引起的海马突触可塑性即长时程增强(long term potentiation,LTP)的损伤。由于天然的GLP-1很不稳定,在血液中的半衰期只有2-3分钟,故本研究使用了GLP-1类似物Liraglutide。目前Liraglutide已经上市,可用来治疗T2DM,其不仅半衰期较长,还具有较GLP-1更强的生物活性。然而,Liraglutide的神经保护作用仍需要完整的在体和离体实验证实。Liraglutide是否可以有效拮抗Aβ引起的认知功能伤害,是否能够保护在体海马突触传递可塑性,目前仍然不清楚,其神经保护作用的行为学和电生理研究也少有报道。因此,本研究采用行为学观察和电生理记录手段系统探讨了GLP-1的神经保护作用及其可能机制。研究主要分为以下两部分:(1)采用Morris水迷宫技术观察了海马注射Liraglutide对Aβ25-35诱导的大鼠空间学习记忆能力损伤的影响。(2)水迷宫实验结束后,采用在体大鼠海马CA1区场电位记录方法,观察了Liraglutide是否可以拮抗Aβ25-35诱导的晚期长时程增强(L-LTP)的损伤。第一部分Liraglutide保护大鼠空间学习记忆免受Aβ25-35引起的损伤为阐明Liraglutide在脑内的神经保护作用,我们采用经典Morris水迷宫行为学方法观察了双侧海马注射Liraglutide对Aβ25-35诱导的大鼠空间、学习记忆功能伤害的神经保护作用。本实验选用反应灵活、无视力和运动障碍的成年雄性SpragueDawley(SD)大鼠,麻醉固定后在脑立体定位仪引导下,用微量注射泵将药物缓慢注入双侧海马,待动物清醒并恢复两周后,进行Morris水迷宫行为学测试。测试由三部分组成:定位航行实验、空间探索实验和可视平台实验。主要观察各种药物处理对大鼠逃避潜伏期、游泳距离、大鼠处于目标象限(即平台所在象限)所占的时间百分比和距离百分比,以及大鼠游泳速度的影响。实验结果:(1)Aβ25-35能够显著降低大鼠的空间学习、记忆能力。双侧海马注射4nmolAβ25-35后,在定位航行实验(隐藏平台测试)中,与对照组相比,从训练的第2到5天,大鼠寻找水下平台的时间和游过的距离明显延长(P<0.01),例如,在第5天时,Aβ25-35组大鼠逃避潜伏期和找到平台所游过的距离分别为17.62±1.22s和262.93±28.85cm,明显长于对照组的12.30±0.20cm和150.69±14.02cm(P<0.01)。在空间探索实验(第6天)中,Aβ25-35组的大鼠处于目标象限的时间占游泳总时间的百分比和距离百分比分别为为24.85±0.89%和23.30±2.06%,明显短于对照组的44.79±1.61%和43.10±2.08%(P<0.01)。(2)Liraglutide单独给予与对照组大鼠的空间学习和记忆能力无统计学差别。在定位航行实验中,5nmolLiraglutide对大鼠逃避潜伏期和找到平台所游过的距离无明显影响,与对照组相比,没有明显的统计学差异(P>0.05);在空间探索实验中,5nmolLiraglutide组大鼠处于目标象限的时间占游泳总时间的百分比和距离百分比分别为43.36±1.36%和44.93±0.79%,与对照组的44.79±1.61%和43.10±2.08%相比也无统计学差异(P>0.05)。(3)Liraglutide剂量依赖性地保护了Aβ25-35诱导的大鼠空间学习和记忆能力损伤。在定位航行实验中,低剂量组Liraglutide(0.05noml)预处理的大鼠逃避潜伏期和找到平台所游过的距离与单独给予Aβ25-35组无明显差异(P>0.05);随着Liraglutide浓度增加两者均减小,且具有明显统计学差异(P<0.01)。在训练的第5天,0.5nmol和5nmolLiraglutide+Aβ25-35组大鼠逃避潜伏期分别为14.50±0.36s(P<0.05)和13.32±0.31s(P<0.05);逃避距离分别为200.47±8.64cm(P<0.05)和188.87±12.34cm(P<0.05),呈现出一定的剂量依赖性。在空间探索实验中,0.5nmol和5nmolLiraglutide预处理组的大鼠处于目标象限的时间占游泳总时间的百分比分别为38.01±1.67%和43.22±0.93%,距离百分比分别为37.76±1.56%和40.94±1.61%,明显高于Aβ25-35单独给予组(P<0.01),且随着浓度的增加而逐渐增大,呈现出一定的剂量依赖性。(4)可视平台实验显示,Liraglutide和Aβ25-35的单独使用及联合应用均未影响大鼠的视力和运动能力。各组游泳速度没有明显差异(P>0.05),基本维持在18cm/s。逃避潜伏期也没有统计学差异(P>0.05),维持在14s左右。结论:双侧海马注射Aβ25-35严重损害了大鼠的空间学习和记忆能力,而Liraglutide却剂量依赖性的拮抗了Aβ25-35引起的学习记忆能力损伤。该结果提示,脑内GLP-1的高表达或使用GLP-1类似物Liraglutide有可能在AD等神经退行性疾病的预防和治疗中起到积极的作用。第二部分:Liraglutide保护大鼠在体海马晚期长时程增强免受Aβ25-35引起的损伤本实验采用电生理手段记录大鼠在体海马场兴奋性突触后电位(fieldexcitatory postsynaptic potential,fEPSP),观察了Aβ25-35和Liraglutide及二者联合应用对大鼠海马CA1区晚期长时程增强(L-LTP)的影响,旨在探讨Liraglutide拮抗Aβ25-35神经毒性作用的电生理学机制。实验采用水迷宫实验后的SD大鼠,麻醉后固定于脑立体定位仪上,将自制的绑定电极(同心圆双极刺激电极和单极记录电极),精确插入到海马的刺激及记录部位。通过给予海马Schaffer侧枝单个测试刺激、双脉冲刺激及三组高频刺激(high frequency stimulation,HFS),在海马CA1区放射层诱发和记录基础fEPSP、配对脉冲引起的双脉冲易化(paired pulsefacilitation,PPF)以及HFSs引起的L-LTP。观察各种药物对基础fEPSP、PPF及L-LTP的影响。实验结果:(1)海马注射Aβ25-35显著抑制了高频刺激引起的海马在体L-LTP。海马注射4nmolAβ25-35后,fEPSP平均幅度在HFSs后1h、2h和3h时分别为133.75±6.46%(P<0.01),118.70±4.05%(P<0.01)和113.50±3.19%(P<0.01),明显低于对照组的162.28±4.94%,159.24±1.85%和153.41±2.79%,表现出明显的L-LTP抑制效应。而单独给予Liraglutide没有明显影响L-LTP幅度(P>0.05)。(2)联合应用不同浓度Liraglutide剂量依赖性拮抗了Aβ25-35诱导的海马L-LTP损伤。给予HFSs后3h,不同浓度的Liraglutide(0.05,0.5和5nmol)+Aβ25-35组的fEPSP幅度分别为120.50±4.29%(P>0.05)、140.84±4.81%(P<0.05)和152.49±4.60%(P<0.05)。其中,高浓度组(0.5和5nmol)fEPSP幅度均明显高于单独给予Aβ25-35组的fEPSP幅度(P<0.05),且随着Liraglutide浓度的升高,Aβ25-35引起的L-LTP的压抑效应逐渐得到改善。(3)实验中各组的PPF没有显著的统计学差异,提示各种药物影响L-LTP主要不是通过突触前机制进行的。结论:Liraglutide预处理可剂量依赖性保护Aβ25-35引起的在体大鼠海马CA1区L-LTP的损伤作用。Liraglutide对海马L-LTP的保护效应与Liraglutide在行为学上的作用基本保持一致,可能部分地从细胞机制方面解释了GLP-1对大鼠空间学习记忆功能的改善。总之,本研究利用Morris水迷宫和电生理场电位技术,通过观察大鼠空间学习记忆能力及记录在体海马L-LTP,探讨了Liraglutide对抗Aβ25-35神经毒性作用的效应及可能电生理机制。结果显示,Liraglutide能够有效对抗Aβ25-35诱导的大鼠空间学习记忆能力和在体海马L-LTP伤害,提示Liraglutide的神经保护作用可能与其对突触传递的精细调控有关。本研究为GLP-1类似物Liraglutide的神经保护作用及AD临床治疗提供了进一步的行为学和电生理学实验证据。目的探讨生理或病理状态下大鼠海马突触可塑性和空间学习记忆的相关性,为在体电生理实验和行为学实验结果的一致性提供依据,为阿尔茨海默病(AD)基础研究提供方法学支持。方法随机选择SD大鼠38只,分为正常对照(n=19)和AD模型(脑室注射Aβ25-35,n=19)组。首先进行Morris水迷宫空间学习记忆的行为学测试,记录每只大鼠连续5天定位航行试验寻找水下平台的逃避潜伏期和第6天撤除平台后空间探索试验的目标象限游泳时间百分比;然后进行在体海马CA1区长持续长时程增强(L-LTP)i录,测定高频刺激后3h的场兴奋性突触后电位(fEβSP)幅度;最后将每只动物的两种实验结果进行相关性比较。结果正常对照组大鼠L-LTP与逃避潜伏期呈现明显负相关(r=-0.8306,P<0.01),与目标象限游泳时间百分比呈现明显正相关(r=0.7709,P<0.01);AD模型组大鼠3h后fEβSP幅度也与逃避潜伏期具有明显负相关(r=-0.7675,P<0.01),与目标象限游泳时间百分比正相关(r=0.8049,P<0.01);将两组大鼠数据合并后,海马L-LTP与逃避潜伏期和目标象限游泳时间百分比的相关性更高,分别为r=-0.9124和r=0.9745。结论大鼠在体海马L-LTP电生理记录与空间学习记忆行为学测试两种实验结果之间具有良好的相关性,提示海马L-LTP可能是行为学改变的电生理机制,其损伤可以在一定程度上反映动物学习记忆功能障碍。
其他文献
在数字核信号的处理中,为获取更好的能量分辨率等性能指标,需要对核信号数字滤波成形处理方法进行研究。基于数值递推方法分别建立了高斯成形和梯形(三角形)成形模型,然后搭建
国美电器在业内一贯坚持低价销售的发展策略抢占市场份额,从一家不起眼的电器商店发展成为拥有50家连锁店的"家电大王".这种用销量压低进价形成自己竞争优势的"国美模式",不
为了更准确标定U3Si2-Al燃料元件的γ射线吸收系数,论文设计了不同标样进行了单独定标和联立定标。利用不同标定方法获得的γ射线吸收系数进行燃料元件U3Si2、Al质量厚度的测
目的探讨护患沟通技巧在健康体检护理中的应用效果。方法将健康体检患者500例随机分为观察组和对照组各250例,对照组采用常规健康体检护理方法,观察组在对照组护理基础上实施
近年来,随着“物联网”、“云计算”、“大数据”、“移动互联网”的快速发展,人们获取数据的手段越来越丰富,获取到的数据也越来越多。但在很多实际应用中,获取到的数据往往
结合张罗二级公路十一合同段施工实践,总结了山区石质路基施工利用光面爆破的参数设计和施工控制工艺。利用光面爆破技术,取得了良好的爆破效果。
美国中小学主修课程评价标准以其独特的评价理念引导中小学主修课程评价,取得了较大的成功。研究、借鉴美国中小学主修课程评价标准的评价理念,对我国中小学主修课程评价大有裨
看过本文,你就知道短信网址究竟是否值得购买    本刊的老读者应该对2007年第五期《中文域名欺诈内幕调查》记忆犹新。作为一个用于链接网站的网址,竟然被作为投资工具,由一些根本不懂得什么是域名的人来“投资”,其结果是大量用户上当。  新浪“短信网址”又是什么?它与“中文域名”有哪些异同?    短信网址不是“网址”    作为中文域名,其在互联网界的地位是有一定的地位的,通过在浏览器的地址栏中输入
需求分析    信息化浪潮的冲击,要求企业不仅能够访问并综合来自各种数据来源的数据,还能通过充分挖掘现有的数据资源,捕捉、分析和沟通信息,进行复杂的数据分析,多层次多视角地察看跨主题和跨业务范围的信息,发现许多过去缺乏认识或者未被认识的数据关系,帮助企业管理者做出更好的商业决策。而所有这些数据采掘活动都必须建立在一个结构良好的数据仓库的基础之上。  数据仓库(DataWarehouse)就是一个用