Notch信号调控小胶质细胞极化对帕金森病模型多巴胺能神经元的影响

来源 :第四军医大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:lvxiaoyongheyan
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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是多发于中老年人的第二大神经退行性疾病,65岁以上人群患病率大约1-2%,且随着社会老龄化的发展,其发病率仍在逐渐升高。目前有关PD的病因及发病机制尚不完全清楚,但各种毒性作用所引起的神经炎症反应是神经退行性变的重要机制之一,而作为中枢神经系统原位免疫细胞的小胶质细胞则是炎症过程的主要参与者,适当地干预小胶质细胞的活化状态则有可能延缓PD的病理进展。依据周围微环境的不同,小胶质细胞表现为两种不同的极化表型:经典活化M1型能促进炎症反应产生神经毒性;选择活化M2型则有抗炎及损伤修复作用。Notch信号途径通过局部细胞间的相互作用实现细胞间通讯、胞浆内的信号转导以及核内转录,从而控制细胞的增殖、分化、凋亡、迁移及粘附等。Notch信号通路在巨噬细胞发育和功能调控中具有重要意义,同样也应参与调控不同环境刺激条件下小胶质细胞的活化反应。目前,已有研究证实原代培养的小胶质细胞及MMGT12、BV2等小胶质细胞系在不同刺激下表现为不同的极化反应。课题组前期用N9小胶质细胞系对这一反应及Notch信号对该极化反应的调控作用进行了初步探索,但在PD动物模型或患者大脑中,小胶质细胞活化后发生哪种极化反应进而发挥何种作用,以及Notch信号的调控是否对其有影响,目前尚无明确报道。本实验在制作小鼠PD模型的基础上,观察PD小鼠中脑黒质部小胶质细胞的表型,并通过体内、外阻断小胶质细胞的Notch信号,观察其极化表型变化及其对周围神经元的影响。目的:(1)制作野生C57/B6小鼠PD模型并观察其中脑黒质部多巴胺神经元的凋亡及小胶质细胞的极化表现;(2)验证体外原代培养小胶质细胞在不同刺激环境下的极化反应,观察Notch信号阻断后,不同刺激后的极化反应改变情况;(3)制作Notch信号敲除小鼠的PD模型,观察体内阻断Notch信号后,黒质致密部多巴胺神经元数量的变化情况。本实验通过体内、体外阻断Notch信号,观察Notch信号对小胶质细胞极化反应的影响,以期为通过干扰Notch信号的活性而减少PD等神经退行性疾病中神经元的丢失,减缓疾病进展提供初步理论基础。方法:(1)腹腔注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6四氢吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine,MPTP)诱导制作PD模型,观察其一般行为学表现,旷场试验与强迫游泳实验检测小鼠行为学改变;制作小鼠脑组织冰冻切片,免疫荧光染色观察多巴胺神经元数量改变及小胶质细胞极化表现;(2)在原代培养混合胶质细胞基础上,使用震荡分离法得到单纯小胶质细胞,通过流式细胞术检测细胞纯度,ELISA检测培养液上清中TNF-α、IL6的含量;用实时荧光定量PCR法检测各组细胞M1和M2型标志分子的表达水平;(3)剪取小鼠尾巴提取全基因组,通过PCR扩增后,使用琼脂糖凝胶电泳方法鉴定Notch信号敲除小鼠基因型;选取Notch信号敲除小鼠和对照小鼠制作PD模型,通过脑组织冰冻切片的免疫荧光染色观察脑组织多巴胺神经元的数量变化。结果:(1)模型组小鼠每次注射MPTP后可出现活动减弱,呼吸急促,弓背、肢体僵硬、步态不稳、竖尾及震颤、癫痫发作等不同程度的行为表现,对照组除个别小鼠有短暂的激惹反应外,无其他明显表现;模型组小鼠旷场实验活动总路程较对照组小鼠有减少趋势,但无明显统计学差异(P>0.05),而其中央活动时间较正常对照组明显缩短(P<0.05);强迫游泳实验中,模型组小鼠在水中的不动时间较对照组显著延长(P<0.05)。与对照组比较,模型组小鼠黒质致密部酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)阳性多巴胺神经细胞数目减少约87%(P<0.01),M1型小胶质细胞数量增加约54%(P<0.05),M2型细胞数量无明显变化;(2)震荡分离法获得的小胶质细胞纯度达96.33%;LPS刺激后,培养液上清中IL-6、TNF-а含量增加(P<0.05),iNOS、CD86表达上调; IL-4刺激后IL-6、TNF-а、iNOS、CD86与空白对照组均无明显区别,但MMR、YM1及Arg1表达升高(P<0.05);γ-分泌酶抑制剂(gamma secretase inhibitor, GSI)预处理组后,LPS处理组培养液上清中IL-6含量减少(P<0.05),TNF-а无明显区别,iNOS、CD86表达下调(P<0.05);IL-4处理组MMR、YM1及Arg1表达呈升高趋势;(3) Notch信号敲除仔鼠大脑皮层、海马、中脑和小脑等区域的小胶质细胞形态及数量无明显变化;成年Lyz2CreRBP-J flox-/-的基因敲除小鼠及Lyz2CreRBP-Jflox+/-小鼠制作PD模型后,基因敲除组小鼠脑黒质部存活的神经元数量较对照组的多(P<0.05)。结论:(1) PD模型小鼠的行为学及组织病理学改变显示造模成功;在PD小鼠脑内,小胶质细胞M1、M2两型极化同时存在,M1型极化的作用大于M2型;(2) Notch信号对不同微环境刺激下小胶质细胞极化表型有调控作用,阻断Notch,小胶质细胞M1型极化减弱,M2型极化增强;(3) Notch信号敲除不影响小胶质细胞的先天发育;体内阻断Notch信号后,可减少脑黒质部多巴胺神经元的丢失。
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