SOD1-G93A小鼠运动皮层与腰髓中SIRT1的变化及白藜芦醇对其的影响

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目的:肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种同时累及上、下运动神经元,及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的慢性进行性变性疾病。临床上常表现为上、下运动神经元合并受损的混合性瘫痪。该病自发现以来已有100多年的历史,虽经大量研究,其发病机理仍不清楚,仍无有效的治疗方法,病人的生活质量差,平均存活期短,仅有3-5年。目前关于ALS发病机制的假说有很多,比如兴奋性氨基酸毒性、氧化应激、免疫学机制、线粒体功能障碍和异常蛋白的聚集等。然而,选择性运动神经元丢失的根本原因依然不详,目前仍无特效治疗方法。SIRT1(sirtuins)又名长寿蛋白,最早发现于酵母菌中,是一类从细菌到人类都高度保守的NAD+依赖的去乙酰化蛋白酶类,它分七个亚型,分别为SIRT1-SIRT7,研究最多的是SIRT1,它与酵母菌的SIR2基因的同源性最高,可以使组蛋白去乙酰化,调节许多蛋白酶类的活性,还能从基因水平影响蛋白的表达,参与脂肪代谢、能量限制、免疫功能、炎症反应、自噬、增殖与老化、细胞凋亡、肿瘤等生理功能。近年来,人们对sirtuins在2型糖尿病、癌症、心血管疾病等多种疾病和其相关并发症、遗传性疾病和神经退行性变疾病中的研究日益增多。作为一种保护性蛋白,在朊蛋白病模型的研究中,SIRT1可以通过保护线粒体来维持细胞生存;帕金森病(PD)模型中,SIRT1可以对抗氧化应激损伤;阿尔茨海默病(AD)中,有研究指出SIRT1可以减少β淀粉样蛋白前体(APP)形成,减少β淀粉样蛋白沉积。白藜芦醇(Resveratrol,Res)是多酚类化合物,已被证实可以激活SIRT1并且广泛用于各种实验中,是近来研究较多的SIRT1的激动剂,它主要来源于蓼科植物的根茎中。白藜芦醇具有抗炎、抗癌、抗氧化、抗心血管疾病等作用,近来对于白藜芦醇在神经退行性疾病中有益作用的研究日益增多。然而,在同样作为神经变性疾病的ALS中,SIRT1的表达有无变化,有学者证实SIRT1在ALS中表达是增多的,但也有学者证实SIRT1是减少的,目前其在ALS中的作用及表达变化还未有定论,我们所感兴趣和要研究的是随着疾病的进展,SIRT1在ALS小鼠运动皮层与腰髓中会有怎样的动态变化以及给予白藜芦醇后对SIRT1的表达量会产生怎样的影响。SOD1-G93A转基因小鼠是目前研究ALS较为理想的动物模型之一,本实验旨在观察随着疾病的进展,SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层及腰髓中SIRT1的动态变化,同时给予SIRT1激活剂白藜芦醇后SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中SIRT1的变化,来进一步加深对ALS的研究,探讨SIRT1成为ALS的治疗靶点是否具有可行性和白藜芦醇在ALS中的作用。方法:选取SOD1-G93A转基因小鼠为实验组,根据病程分为症状前期(60天)组、症状早期(Onset)组、终末期(End)组,选取90天的野生型小鼠作为对照组,各组3只;白藜芦醇(Sigma,101237259)0.375g,溶于7.5ml无水乙醇中,加生理盐水定容至50ml,配成7.5mg/ml的溶液,同时配制15%的乙醇生理盐水溶液作为溶剂;处理组分3组,选取70dSOD1-G93A转基因小鼠,分为空白组、溶剂组、白藜芦醇组,每组根据给药时间分2个亚组,每组6只,从70d(症状前期)开始分别给予上述白藜芦醇溶液30mg/kg/d胃内灌注(白藜芦醇组)、同等体积的溶剂胃内灌注(溶剂组)、不给予任何处理(空白组),分别连续灌注至症状早期(连续给药20-30天)、终末期(连续给药50-60天)后取材,以10%水合氯醛(350mg/Kg体重)腹腔注射麻醉,处死小鼠,取运动皮层与腰髓迅速投入液氮冷冻,之后保存于-80℃冰箱;4%多聚甲醛经心脏灌注,之后剥离小鼠运动皮层与腰髓,用4%多聚甲醛浸泡或用2.5%戊二醛固定组织,利用Western blot技术和免疫组织化学技术观察SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中SIRT1的动态表达情况及给予白藜芦醇后SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层及腰髓中SIRT1的变化。并利用spss13.0对数据进行分析。结果:1SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中随疾病发展SIRT1的动态变化:Wstern blot技术检测SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓SIRT1表达结果显示,与对照组相比,60d组SIRT1表达量无明显变化,症状早期及终末期组SIRT1表达量均增加。免疫组织化学染色可见症状早期组、终末期组SIRT1表达增加,终末期腰髓中运动神经元明显减少。2给予白藜芦醇后SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中SIRT1的表达量变化:Wstern blot示给予白藜芦醇后,症状早期运动皮层及腰髓中白藜芦醇组SIRT1表达量较溶剂组降低,较空白组无明显变化;症状早期溶剂组SIRT1表达量较空白组增多。终末期各组之间SIRT1表达量均无明显变化。免疫组织化学染色显示症状早期SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中白藜芦醇组较溶剂组SIRT1表达减少;白藜芦醇组SIRT1表达较空白组有所增加,但无明显变化;溶剂组较空白组SIRT1表达明显增加。终末期三组间SIRT1表达无明显差异。结论:随着疾病的进展,SOD1-G93A转基因小鼠运动皮层与腰髓中SIRT1的表达量逐渐增加,而当症状早期给予白藜芦醇后,SIRT1的表达量较空白组无明显变化,较溶剂组减少,而给予溶剂组SIRT1表达量较白藜芦醇组及空白组均有明显增高,终末期各组之间均无明显变化,这说明白藜芦醇没有起到激活SIRT1的作用,甚至起到了降低SRT1的作用,白藜芦醇对于ALS未起到预期的保护效应,其在ALS模型中的保护作用有限,白藜芦醇的作用机制尚不能定论,需进一步深入研究,同时对ALS的研究起到一定参考作用。
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