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背景: 精神分裂症是一种严重的精神疾病。目前药物只对70-80%患者治疗有效,尤其对阴性症状和认知功能障碍疗效欠佳。脱髓鞘改变是精神分裂症的重要病理改变之一,促进髓鞘再生对精神分裂症治疗具有重要的潜在应用价值。近来的研究显示具有髓鞘修复作用的腺苷有抗精神病样作用,明确腺苷促进髓鞘再生及抗精神病样作用的神经生物学机制,对开发新的抗精神病治疗靶点有重要意义。本项目组的前期研究发现:活化的小胶质细胞是髓鞘形成的必要条件。活化小胶质细胞可表现为M1和M2两种极化亚型,分别呈现致炎或抗炎作用,从而参与髓鞘的损伤或修复。基于该领域的国内外研究进展和本项目组的前期研究结果,我们假设:腺苷通过诱导小胶质细胞向M2极化促进髓鞘修复,从而发挥抗精神病样作用。为验证该假设,本研究拟分为两部分,首先观察腺苷对CPZ模型小鼠的髓鞘修复作用和抗精神病样效应,然后进一步从在体和细胞培养两个层面探讨腺苷促进髓鞘修复发挥抗精神病样效应的炎性调节机制。 第一章 腺苷改善CPZ模型小鼠髓鞘损伤及行为学改变 1.1目的: CPZ模型小鼠可出现类似精神分裂症样行为表现,这种行为表现的神经生物学基础主要是髓鞘损伤,促进髓鞘修复,可改善动物的异常行为。本研究拟通过运用不同剂量和不同时长腺苷作用于CPZ模型小鼠观察腺苷的抗精神病样作用和髓鞘修复作用。 1.2方法: (1)实验一、用0.2%CPZ饲养雄性5周龄C57BL/6小鼠5周,检测动物行为,并取脑组织进行相关指标检测。实验二、首先制备CPZ小鼠模型,结束后换用正常饲料,分四组分别腹腔注射生理盐水,1 mg/kg腺苷,5 mg/kg腺苷或10 mg/kg腺苷,每天注射一次,共注射7天。注射结束后检测动物行为,并取脑组织进行相关指标检测。实验三、首先制备CPZ小鼠模型,之后换用正常饲料,实验组腹腔注射10 mg/kg腺苷,每天一次,分别注射3天,7天和11天;对照组腹腔注射生理盐水, 每天一次,分别注射3天,7天和11天。在每组注射结束时检测动物行为,并取脑组织进行指标检测。 (2)运用旷场实验、Y迷宫实验及社交行为实验检测动物行为;运用免疫组化及Western blottiong检测MBP相对表达量;运用免疫组化检测GST-π阳性细胞数目。 1.3 结果: 1.3.1 CPZ诱导的髓鞘损伤以及小鼠行为的改变 (1)CPZ饲养小鼠5周后,小鼠中央活动时间(CT)减少,正确入臂率下降,在社交笼有鼠时的社交时间(SIA)下降,社交笼有鼠时的社交时间/社交笼空笼时社交时间(SIR)也降低(p<0.05)。 (2)CPZ饲养5周后,小鼠前额皮质、海马CA3区、纹状体和胼胝体区MBP相对表达量均少于对照组(p<0.05);GST-π(+)成熟少突胶质细胞个数也显著少于对照组(p<0.01)。 1.3.2 不同剂量腺苷对CPZ模型小鼠行为和髓鞘改变的影响 (1)CPZ模型小鼠,经10 mg/kg腺苷注射1周后,中央路程/总路程、中央活动时间、正确入臂率、SIA和SIR均明显高于生理盐水组(p<0.05)。5 mg/kg腺苷注射组只有SIA和SIR升高(p<0.05),而1 mg/kg腺苷只SIR升高(p<0.01)。只有10 mg/kg腺苷注射组,小鼠能区别社交区有鼠或无鼠(p<0.01)。 (2)CPZ模型小鼠,腺苷1 mg/kg、5 mg/kg或10 mg/kg注射1周后,皮质GST-π(+)细胞数、MBP平均光密度值及Western blotting 测MBP相对表达量均较生理盐水组有显著性升高(p<0.01)。在海马CA3区腺苷10mg/kg组以上三个指标也均升高(p<0.01),5 mg/kg组只有GST-π(+)细胞数和MBP相对表达量有升高(p<0.01),而1 mg/kg组只有MBP平均光密度值升高(p<0.01)。各剂量腺苷组在纹状体区和胼胝体区以上指标均无明显改变(p>0.05)。 1.3.3 腺苷不同作用时长对CPZ模型小鼠行为及髓鞘改变的影响 (1)CPZ模型小鼠,腺苷注射3天,行为学各指标均无明显改善(p>0.05)。腺苷注射7天,动物中央路程/总路程(CD/TD)增加,CT延长;正确入臂率有显著性升高;SIA及SIR增加,恢复效果明显优于生理盐水(p<0.05)。腺苷注射11天,以上指标进一步改善(p<0.05)。 (2)CPZ模型小鼠,腺苷注射3天,各脑区GST-π(+)细胞数目和MBP平均光密度均较生理盐水组无明显改善(p>0.05);腺苷注射7天,前额皮质与海马CA3区GST-π(+)细胞数目和MBP平均光密度均显著性恢复(p<0.05),纹状体和胼胝体区无明显改善(p>0.05),腺苷促进少突胶质细胞成熟作用较生理盐水有明显优势。腺苷注射11天,前额皮质GST-π(+)细胞数目较生理盐水组仍有显著差异(p<0.05),海马CA3区,纹状体区及胼胝体区均无明显差异(p>0.05)。四个脑区MBP平均光密度均较生理盐水组无差异(p>0.05)。 1.4 结论: (1)CPZ诱导的小鼠模型,在前额皮质、海马CA3区、纹状体区和胼胝体区均出现脱髓鞘改变,表现出精神分裂症样行为。 (2)腺苷能够修复CPZ模型小鼠的精神分裂样行为和脱髓鞘改变,促进髓鞘修复的作用具有脑区选择性。 (3)CPZ诱导的精神分裂样行为和脱髓鞘改变自发修复过程缓慢,腺苷注射促其快速修复。腺苷的作用具有脑区选择性。 第二章 腺苷髓鞘修复及行为改善作用的炎性机制研究 2.1 目的: 神经炎症可能是众多神经精神疾病发生的共同通路,而小胶质细胞是脑内固有的免疫细胞,调节脑内的炎性反应。腺苷具有重要的免疫调节作用,对小胶质细胞具有潜在作用。因此,本研究拟通过观察腺苷对在体和离体小胶质细胞极化状态和功能的影响,探讨腺苷促进髓鞘修复,发挥抗精神病样作用的炎性机制。 2.2 方法: (1)实验一、动物分四组,Control组不进行任何干预,CPZ组、CPZ-VEH组和CPZ-AD10组先制备CPZ小鼠模型,造模结束后,Control组及CPZ组取脑组织。CPZ-VEH组和CPZ-AD10组造模结束后,换正常饲料,并分别腹腔注射生理盐水或10 mg/kg腺苷,每天注射一次,共注射7天。注射结束后取脑组织。实验二、首先观察不同浓度LPS和不同浓度IL-4对RAW264.7细胞的极化状态的影响,再进一步观察不同浓度的腺苷对静息状态或LPS激活后的RAW264.7细胞极化状态的影响。实验三、首先观察不同浓度LPS刺激24小时对原代培养的小胶质细胞极化状态的影响,再进一步观察腺苷诱导24小时对静息态小胶质细胞或LPS激活的小胶质细胞的影响。 (2)运用免疫荧光法检测Iba-1活化小胶质细胞个数。运用Elisa法检测细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-4和IL-10含量。运用Western blotting检测M1标志蛋白iNOS和M2标志蛋白Arg-1的表达量。 2.3 结果: 2.3.1 腺苷对CPZ模型小鼠小胶质细胞活化及细胞因子表达的影响 (1)CPZ饲养后,小鼠前额皮质区和海马CA3区, Iba-1(+)细胞即小胶质细胞数目增加(p<0.05);经腺苷注射后,两脑区均恢复性减少(p<0.05)。 (2)小鼠经CPZ饲养后,前额皮质区和海马区TNF-α均升高(p<0.05),但腺苷注射后只有前额皮质区发生恢复性降低(p<0.05)。小鼠经CPZ饲养后,海马区IL-1β含量明显升高(p<0.01),而腺苷注射后明显降低(p<0.01)。前额皮质区IL-1β在整个过程中无明显波动(p>0.05)。前额皮质区IL-10在CPZ饲养后,水平降低,而腺苷注射后水平得以恢复(p<0.05)。小鼠经CPZ饲养后,前额皮质区和海马区IL-4无明显变化(p>0.05),而腺苷注射后,只有海马区出现保护性升高(p<0.05)。 2.3.2 腺苷对RAW264.7细胞极化的影响 200ng/ml LPS刺激24小时可引起RAW264.7细胞M1极化标志蛋白iNOS表达明显升高(p<0.01); 20ng/ml 及40ng/ml IL-4 刺激24小时均可促进RAW264.7细胞M2极化标志蛋白Arg-1表达明显升高(p<0.01);10 uM及100 uM腺苷均能显著抑制LPS引起的iNOS表达升高(p<0.05)。100 uM腺苷刺激24小时能促进静息态RAW264.7细胞M2标志蛋白Arg-1的表达(p<0.01)。 2.3.3 腺苷对原代小胶质细胞极化情况的影响 200ng/ml LPS刺激24小时促进小胶质细胞M1极化蛋白iNOS表达(p<0.01)。100 uM腺苷可抑制LPS活化的小胶质细胞的M1极化蛋白iNOS表达(p<0.05)。200ng/ml LPS刺激原代培养小胶质细胞24小时,可减少静息态小胶质细胞本身Arg-1表达(p<0.01),而100 uM腺苷则促进Arg-1表达(p<0.01)。 2.4结论: (1)腺苷可抑制CPZ模型小鼠前额皮质区和海马区小胶质细胞增值;腺苷可抑制CPZ模型小鼠小胶质M1功能细胞因子TNF-α和IL-1β的分泌,促进M2功能细胞因子IL-4和IL-10分泌。 (2)腺苷可抑制RAW264.7细胞的M1极化,促进静息态RAW264.7细胞向M2极化。 (3)腺苷能抑制小胶质细胞M1极化,促进静息态小胶质细胞向M2极化。 总结: 腺苷对小胶质细胞极化状态的调节,可能参与了腺苷促进髓鞘修复发挥抗精神病样作用的过程,是抗精神病样作用的重要机制基础。进一步研究腺苷调控小胶质细胞极化的内在机制有利于开发新型抗精神病药物。