生物节律紊乱在MPTP诱导的帕金森病小鼠模型认知障碍中的作用及机制研究

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目的:探索生物节律紊乱对MPTP诱导的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)小鼠模型认知障碍的作用,及其存在的可能机制,从而阐明生物节律紊乱在PD认知障碍发生发展中的作用。方法:采用 1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridinen,MPTP)腹腔注射的慢性损伤 C57BL/6小鼠作为PD动物模型,等量生理盐水腹腔注射作为对照。随后,将其进行4小时光照/20小时黑暗的生物节律紊乱,或12小时光照/12小时黑暗的正常生物节律为对照,为期两个月。转棒实验、爬杆实验和旷场实验检测小鼠的运动能力,新物体识别和水迷宫实验检测小鼠的认知功能。分别在每日6:00、12:00、18:00、24:00(0:00)等四个时间点收集脑组织样本,通过实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,QPCR)检测下丘脑视交叉上核(Suprachiasmatic nucleus,SCN)的相关时钟基因 Clock、Bmal2l、Per、Rora的 mRNA 表达水平;免疫印迹(Western blotting,WB)检测纹状体酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)的表达水平;WB检测海马突触前膜标记物synapsin1、突触后膜标记物PSD-95、α-突触核蛋白(α-synuclein)及其磷酸化(Serl29-phosphorylated α-synuclein)的水平;QPCR检测海马肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)、诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)和环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX2)等炎症因子的 mRNA 表达水平;免疫荧光(Immunofluorescence,IF)检测海马小胶质细胞标记物(Ionized calcium binding adaptermolecule 1,IBA1);WB检测海马 NF-κB 通路中相关蛋白(IKK、P65、IκB)及其磷酸化(P-IKK、P-P65、P-IκB)的水平。结果:节律紊乱组小鼠SCN区Bmall的表达水平在6:00、12:00时小于正常节律组(P<0.05),Rora的表达水平在12:00时小于正常节律组(P<0.05)。在转棒实验和爬杆实验中,MPTP小鼠的运动能力明显下降(P<0.01)。慢性生物节律紊乱损害了 MPTP小鼠在旷场实验中的自主运动能力(P<0.0001)。在新物体识别和水迷宫实验中,MPTP小鼠存在认知功能障碍(P<0.01),且生物节律紊乱的MPTP小鼠其认知障碍程度更加严重(P<0.05)。MPTP小鼠纹状体酪氨酸羟化酶的表达水平降低(P<0.0001),且生物节律紊乱的MPTP小鼠降低得更为明显(P<0.05)。与MPTP小鼠相比,慢性生物节律紊乱的MPTP小鼠其海马区域的α-突触核蛋白及其磷酸化水平升高(P<0.05),iNOS、COX、IL-1β等炎症因子表达增多(P<0.05),小胶质细胞大量激活(P<0.05),NF-κB信号通路相关磷酸化蛋白P-IKK、P-P65、P-IκB水平升高(P<0.05)。结论:生物节律紊乱会使MPTP诱导的PD小鼠海马α-synuclein聚集增多,同时加重神经炎症反应,从而导致其认知功能进一步下降。因此,生物节律紊乱会加重PD的认知功能障碍。
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