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第一部分:放射性认知功能障碍中TET蛋白与DNA羟甲基化表观修饰改变情况的研究
实验目的:海马神经发生(neurogenesis)抑制在电离辐射诱导的认知功能障碍中起着关键作用。阐明海马神经发生损伤的机制仍在积极研究中，表观遗传修饰(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控)在神经发生的不同阶段起着重要作用。Ten-eleven易位(Ten-eleven translocation，TET)蛋白调控的DNA羟甲基化修饰(5-hydroxymethylcytosine，5hmC)是一种新型的表观修饰，越来越多的证据表明，DNA羟甲基化修饰作为一种独立的表观遗传修饰和生物标志物参与了包括神经元分化和发育在内的许多生理功能。在本研究中，通过研究放射性认知功能障碍中TET蛋白与DNA羟甲基化表观修饰改变情况，从而为后续研究做准备。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6小鼠，在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为2组:对照组(C组)、10Gy照射组(R组)，每组6只小鼠。使用单次全脑照射(whole brain irradiation，WBI)10Gy造模，在照后2月时，采用点杂交法(Dot blot test)测定海马DNA5hmc表达，使用蛋白印迹法(Western blot)检测蛋白表达情况，使用全基因组5hmC修饰测序检测海马DNA5hmc修饰的改变特征。
结果:照射2月后海马的DNA5hmC修饰水平和TET蛋白的表达改变得到检测，并且海马DNA5hmc修饰的改变特征被进一步测序分析。电离辐射诱导海马DNA5hmC修饰水平显著降低，进一步证实TET蛋白表达及mRNA水平的改变。实验结果显示，TET2蛋白和mRNA表达水平明显下降，而TET1和TET3的蛋白与mRNA表达水平均有升高。最后，基于测序结果进行全基因组分析海马组织中5hmC修饰增加和减少的有关基因，分析在基因水平上启动子、外显子、内含子等不同区域5hmC修饰改变。利用基因本体论方法(gene ontology, GO)分析不同生物过程相关的富集基因，分析5hmC修饰差异分布的基因富集相关的信号通路。因此将能够了解放射性认知功能障碍相关基因的5hmC修饰改变。
结论:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，海马TET2蛋白表达明显下降，TET1和TET3表达出现增加，DNA5hmC修饰水平明显减少。其中TET2的表达减少可能和放射性认知功能障碍的发生发展有关，为下一部分实验内容做好了准备。
第二部分:放射性认知功能障碍中TET2蛋白表达减少与缺失对神经发生和认知功能影响的研究
实验目的:TET2是中枢神经系统中DNA5hmC修饰的主要催化酶，与海马神经发生密切相关。然而，TET2介导的DNA5hmC修饰在放射性认知功能障碍发生发展中的确切调节作用还有待进一步探索。在此，本研究部分探索了TET2的表达减少与缺失对神经发生和认知功能的影响。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6正常小鼠和TET2基因敲除(Knockout，KO)小鼠，并使用TET2蛋白表达抑制剂SC1抑制TET2表达。在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为6组:对照组(C组)、对照+SC1组(C+SC1组)、10Gy照射组(R组)、10Gy照射+SC1组(R+SC1组)、TET2基因敲除组(TET2-KO组)、10Gy照射+TET2-KO组(R+TET2-KO组)，每组32只小鼠。使用单次全脑照射10Gy造模，在照后2月时，采用Westernblot检测蛋白表达情况，对海马齿状回(dentate gyrus，DG)的新生神经元进行5-溴脱氧尿苷(bromodeoxyuridine，BrdU)和神经核抗原(NeuN)的免疫荧光染色，观察海马神经发生情况，认知行为学测试采用Morris水迷宫实验，观察小鼠认知功能。
结果:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，TET2蛋白表达减少抑制了海马神经发生，而TET2蛋白缺失不仅抑制了海马神经发生，并且加重了小鼠的放射性认知功能障碍。
结论:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，TET2蛋白表达减少与缺失抑制了海马神经发生并加重了放射性认知功能障碍。
第三部分:强迫转轮运动通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化来减轻神经发生抑制和放射性认知功能障碍的研究
实验目的:基于表观遗传学的治疗策略可能为电离辐射诱导的认知功能障碍带来潜在的治疗益处，TET2蛋白表达增加可能改善神经发生抑制和放射性认知功能障碍。维生素C(vitamin C，vC)作为TET2蛋白表达激活剂，对放射性认知功能障碍的缓解作用需进一步研究。运动不仅可以调节TET2蛋白表达，还能改善老年小鼠的记忆功能与促进神经发生。而本课题组之前研究报道，强迫转轮运动(Foreced running exercise，FE)可以缓解神经发生缺陷，并增加脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的表达。本研究部分将探索维生素C和强迫转轮运动能否通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化修饰，起到改善放射性认知功能障碍的作用与相关机制。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6小鼠，并使用TET2蛋白表达抑制剂SC1抑制TET2表达，采用TET2蛋白表达激活剂维生素C和强迫转轮运动调控TET2表达。在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为7组:对照组(C组)、对照+VC给药组(C+VC组)、10Gy照射组(R组)、10Gy照射+VC给药组(R+VC组)、对照+强迫转轮运动组(C+FE组)、10Gy照射+强迫转轮运动组(R+FE组)以及10Gy照射+强迫转轮运动+SC1给药组(R+FE+SC1组)，每组32只小鼠。使用单次全脑照射10Gy造模，在照后2月时，采用点杂交法测定海马DNA5hmc表达，Westernblot检测蛋白表达情况，对海马齿状回的新生神经元进行5-溴脱氧尿苷和神经核抗原的免疫荧光染色，观察海马神经发生情况，认知行为学测试采用Morris水迷宫实验，观察小鼠认知功能。
结果:研究结果表明，VC给药对小鼠的TET2蛋白表达和海马神经发生情况没有明显影响。连续三周的强迫转轮运动增加了海马5hmc修饰水平和脑源性神经营养因子BDNF的mRNA和蛋白表达。BDNF的mRNA和蛋白表达增加与启动子区域的5hmc修饰水平增加呈正相关。此外，强迫转轮运动明显减轻了海马神经发生抑制和认知行为障碍。最后，TET2蛋白抑制剂SC1阻断了BDNF增加和海马神经发生改善。
结论:强迫转轮运动通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化修饰改善了受照小鼠的神经发生异常和放射性认知功能障碍。
实验目的:海马神经发生(neurogenesis)抑制在电离辐射诱导的认知功能障碍中起着关键作用。阐明海马神经发生损伤的机制仍在积极研究中，表观遗传修饰(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控)在神经发生的不同阶段起着重要作用。Ten-eleven易位(Ten-eleven translocation，TET)蛋白调控的DNA羟甲基化修饰(5-hydroxymethylcytosine，5hmC)是一种新型的表观修饰，越来越多的证据表明，DNA羟甲基化修饰作为一种独立的表观遗传修饰和生物标志物参与了包括神经元分化和发育在内的许多生理功能。在本研究中，通过研究放射性认知功能障碍中TET蛋白与DNA羟甲基化表观修饰改变情况，从而为后续研究做准备。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6小鼠，在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为2组:对照组(C组)、10Gy照射组(R组)，每组6只小鼠。使用单次全脑照射(whole brain irradiation，WBI)10Gy造模，在照后2月时，采用点杂交法(Dot blot test)测定海马DNA5hmc表达，使用蛋白印迹法(Western blot)检测蛋白表达情况，使用全基因组5hmC修饰测序检测海马DNA5hmc修饰的改变特征。
结果:照射2月后海马的DNA5hmC修饰水平和TET蛋白的表达改变得到检测，并且海马DNA5hmc修饰的改变特征被进一步测序分析。电离辐射诱导海马DNA5hmC修饰水平显著降低，进一步证实TET蛋白表达及mRNA水平的改变。实验结果显示，TET2蛋白和mRNA表达水平明显下降，而TET1和TET3的蛋白与mRNA表达水平均有升高。最后，基于测序结果进行全基因组分析海马组织中5hmC修饰增加和减少的有关基因，分析在基因水平上启动子、外显子、内含子等不同区域5hmC修饰改变。利用基因本体论方法(gene ontology, GO)分析不同生物过程相关的富集基因，分析5hmC修饰差异分布的基因富集相关的信号通路。因此将能够了解放射性认知功能障碍相关基因的5hmC修饰改变。
结论:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，海马TET2蛋白表达明显下降，TET1和TET3表达出现增加，DNA5hmC修饰水平明显减少。其中TET2的表达减少可能和放射性认知功能障碍的发生发展有关，为下一部分实验内容做好了准备。
第二部分:放射性认知功能障碍中TET2蛋白表达减少与缺失对神经发生和认知功能影响的研究
实验目的:TET2是中枢神经系统中DNA5hmC修饰的主要催化酶，与海马神经发生密切相关。然而，TET2介导的DNA5hmC修饰在放射性认知功能障碍发生发展中的确切调节作用还有待进一步探索。在此，本研究部分探索了TET2的表达减少与缺失对神经发生和认知功能的影响。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6正常小鼠和TET2基因敲除(Knockout，KO)小鼠，并使用TET2蛋白表达抑制剂SC1抑制TET2表达。在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为6组:对照组(C组)、对照+SC1组(C+SC1组)、10Gy照射组(R组)、10Gy照射+SC1组(R+SC1组)、TET2基因敲除组(TET2-KO组)、10Gy照射+TET2-KO组(R+TET2-KO组)，每组32只小鼠。使用单次全脑照射10Gy造模，在照后2月时，采用Westernblot检测蛋白表达情况，对海马齿状回(dentate gyrus，DG)的新生神经元进行5-溴脱氧尿苷(bromodeoxyuridine，BrdU)和神经核抗原(NeuN)的免疫荧光染色，观察海马神经发生情况，认知行为学测试采用Morris水迷宫实验，观察小鼠认知功能。
结果:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，TET2蛋白表达减少抑制了海马神经发生，而TET2蛋白缺失不仅抑制了海马神经发生，并且加重了小鼠的放射性认知功能障碍。
结论:放射性认知功能障碍的小鼠实验模型中，TET2蛋白表达减少与缺失抑制了海马神经发生并加重了放射性认知功能障碍。
第三部分:强迫转轮运动通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化来减轻神经发生抑制和放射性认知功能障碍的研究
实验目的:基于表观遗传学的治疗策略可能为电离辐射诱导的认知功能障碍带来潜在的治疗益处，TET2蛋白表达增加可能改善神经发生抑制和放射性认知功能障碍。维生素C(vitamin C，vC)作为TET2蛋白表达激活剂，对放射性认知功能障碍的缓解作用需进一步研究。运动不仅可以调节TET2蛋白表达，还能改善老年小鼠的记忆功能与促进神经发生。而本课题组之前研究报道，强迫转轮运动(Foreced running exercise，FE)可以缓解神经发生缺陷，并增加脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的表达。本研究部分将探索维生素C和强迫转轮运动能否通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化修饰，起到改善放射性认知功能障碍的作用与相关机制。
材料和方法:选取2月龄大小的健康雄性C57BL/6小鼠，并使用TET2蛋白表达抑制剂SC1抑制TET2表达，采用TET2蛋白表达激活剂维生素C和强迫转轮运动调控TET2表达。在将所有小鼠适应性饲养3天后随机分为7组:对照组(C组)、对照+VC给药组(C+VC组)、10Gy照射组(R组)、10Gy照射+VC给药组(R+VC组)、对照+强迫转轮运动组(C+FE组)、10Gy照射+强迫转轮运动组(R+FE组)以及10Gy照射+强迫转轮运动+SC1给药组(R+FE+SC1组)，每组32只小鼠。使用单次全脑照射10Gy造模，在照后2月时，采用点杂交法测定海马DNA5hmc表达，Westernblot检测蛋白表达情况，对海马齿状回的新生神经元进行5-溴脱氧尿苷和神经核抗原的免疫荧光染色，观察海马神经发生情况，认知行为学测试采用Morris水迷宫实验，观察小鼠认知功能。
结果:研究结果表明，VC给药对小鼠的TET2蛋白表达和海马神经发生情况没有明显影响。连续三周的强迫转轮运动增加了海马5hmc修饰水平和脑源性神经营养因子BDNF的mRNA和蛋白表达。BDNF的mRNA和蛋白表达增加与启动子区域的5hmc修饰水平增加呈正相关。此外，强迫转轮运动明显减轻了海马神经发生抑制和认知行为障碍。最后，TET2蛋白抑制剂SC1阻断了BDNF增加和海马神经发生改善。
结论:强迫转轮运动通过调节TET2蛋白表达和DNA羟甲基化修饰改善了受照小鼠的神经发生异常和放射性认知功能障碍。