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研究目的:脑组织内β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积诱发的慢性炎症级联反应被认为是阿尔茨海默病(AD)发病机制的核心。中枢神经系统的固有免疫细胞-小胶质细胞(MG)以其独特的活化表型,包括具有促炎的细胞毒性作用的经典活化型(M1型)和抗炎的神经保护作用的替代活化型(M2型)两种极化状态,在脑组织神经免疫炎症过程中扮演着关键角色。既往研究表明,在AD病变进展过程中,MG主要呈M1型极化状态。调控MG极化状态,促进其由M1型转化为M2型可能有助于调节神经炎症反应,延缓或减轻AD的病理变化。规律的运动,尤其是有氧运动,被发现可减轻AD的主要症状—学习记忆等认知功能受损,但其潜在机制有待进一步阐明。本研究旨在观察规律的有氧运动对Aβ诱导AD大鼠海马MG M1/M2极化状态与炎症反应的影响,探讨有氧运动是否能通过调控海马MG的极化状态,促进MG由M1向M2型转化,调节Aβ诱导的炎症反应,进而减轻AD大鼠学习与记忆能力受损。研究方法:将3月龄健康SD大鼠随机分为4组:生理盐水对照组(SC)、生理盐水运动组(SE)、Aβ诱导AD模型组(AM)、Aβ运动组(AE)。AM组、AE组的大鼠双侧海马各注入Aβ1-42 5 ug(以1 ug/ul浓度溶于生理盐水),SC组、SE组按同种方式注射同溶剂剂量生理盐水。SE组和AE组于Aβ1-42/NS注射后24h开始进行持续5周的有氧跑台运动,运动参数为:第1周前3天跑台速度为6-8m/min,运动时间为第1天10 min,第2天15 min,第3天20 min;第1周后3天跑台速度为10-12 m/min,运动时间30 min/d;第2-5周的每个训练日以8-10 m/min速度进行5 min热身练习后再以15 m/min的速度持续跑台30 min。采用MWM水迷宫实验(前6天进行定位航行训练,最后1天进行空间探索实验)评估大鼠空间学习与记忆能力。然后取脑组织,应用免疫荧光、免疫印迹(WB)以及实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测大鼠海马促炎性细胞因子(TNF-a、IL-1β、IL-6)和抗炎性细胞因子(IL-10、IL-4、TGF-β1)表达水平;采用免疫荧光共定位术、流式细胞术、p RT-PCR等技术检测海马组织中MG M1型标志性分子(i NOS、CD86)和M2型标志性分子(Arg1、CD206)的表达。利用SPSS Perason对M1型标志性分子(i NOS、CD86)和M2型标志性分子(Arg1、CD206)与海马促炎性细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)和抗炎性细胞因子(IL-10、IL-4、TGFβ1)进行相关性分析。研究结果:(1)大鼠学习与记忆能力:在定位航行训练期间,各组大鼠的平均逃避潜伏期均逐渐缩短,AE组大鼠下降速度尽管较SC组缓慢,但与AM组相比,其下降速度呈现增快的趋势,这意味着AE组比AM组能够更快记住水下平台的位置。在空间探索实验中,AE组与AM组大鼠穿越原有平台区域的次数以及在目标象限中停留的时间均显著性低于SC组(P<0.01;P<0.05),但AE组比AM组有明显增加(P<0.05),而SE组与SC组之间无显著性差异(P>0.05)。(2)大鼠海马促炎/抗炎性细胞因子表达:免疫荧光结果显示,不管是促炎性细胞因子TNF-a、IL-1β、IL-6还是抗炎性细胞因子IL-10、IL-4、TGF-β1,SC组和SE组海马组织免疫荧光阳性物质均较为稀少,而AM组和AE组则有较为密集的免疫荧光阳性物质分布。WB分析结果显示,以上细胞因子在AM组和AE组的相对表达量较SC组均显著性增高(P<0.01,P<0.05),但各促炎性细胞因子的增幅明显高于各抗炎性细胞因子;而与AM组相比,AE组TNF-a、IL-1β、IL-6表达量显著性降低(P<0.01,P<0.05),但IL-10、IL-4、TGFβ1有明显增加(P<0.01,P<0.05)。q RT-PCR分析结果显示各细胞因子的基因转录变化跟蛋白表达变化的趋势相似。(3)大鼠海马MGM1/M2极化状态:免疫荧光共定位分析显示,SC组和SE组Iba-1+i NOS+双标(M1)及Iba-1+Arg1+(M2)双标细胞非常少见,而AM组两种双标细胞均出现显著性增高(P<0.01),但Iba-1+i NOS+细胞的增幅明显高于Iba-1+Arg1+细胞;而与AM组相比,AE组Iba-1+iNOS+细胞有明显降低(P<0.01),而Iba-1+Arg1+则出现进一步增高(P<0.01)。以CD11b/CD86、CD11b/CD206免疫阳性分别作为M1、M2的标志进行流式细胞分析的结果与免疫荧光共定位分析呈现同样变化趋势。q RT-PCR分析结果显示,AM组和AE组海马M1标志性分子i NOS和CD86的m RNA表达量均比SC组显著性增高(P<0.01),但AE组比AM组出现明显降低(P<0.01);AM组海马M2标志性分子Arg-1及CD206的m RNA表达量分别较SC组有小幅度上升(P<0.05),而AE组中两者的表达量显著性高于SC组与AM组(P<0.01)。在AM组和AE组,M1型MG标志性分子i NOS、CD86的表达水平与促炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的表达水平呈高度正相关(0.6<r<0.8,P<0.05,P<0.01)或极高度正相关(r>0.8,P<0.05);M2型MG标志性分子Arg-1、CD206与抗炎性细胞因子IL-10、IL-4、TGFβ1均呈极高度正相关(r>0.8,P<0.01)。研究结论:本研究的数据表明,有氧运动可调节海马MG的极化状态,即抑制MG向M1型极化而促进其向M2型转化,进而调控Aβ1-42诱导的海马炎症反应,这可能是有氧运动降低AD病变中海马突触结构与功能受损、改善学习记忆能力障碍的潜在机制。