孕中期丙泊酚暴露后子代miRNAs表达谱及认知功能改变

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sisi_g
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背景与目的:我们团队前期研究发现,孕中期丙泊酚暴露对子代认知功能有损害作用,机制与其上调HDAC2蛋白表达水平有关,但其上游机制尚不清楚。最近研究提示mi RNAs-表观遗传调控环路在学习记忆等生理功能维护中有重要作用。组蛋白乙酰化是表观遗传调控的重要组分,而且HDAC2蛋白是组蛋白乙酰化的关键调控因子之一。因此,本研究探讨孕中期丙泊酚麻醉对子代海马mi RNAs表达谱的影响,旨在探讨其对子代认知功能损害的上游机制。方法:选取妊娠14d的母鼠,采用随机数字表法分为三组(n=8):正常对照组(C组)、丙泊酚单纯麻醉组(P组)和丙泊酚麻醉剖腹探查术组(PS组)。子鼠出生后第7天、第22天、第30天(P7、P22、P30)分别行悬崖回避实验、旷场实验、morris水迷宫实验评价子鼠的神经发育情况、新环境的探索能力及空间记忆能力。P7天取各组分子鼠的海马组织进行mi RNAs表达谱测序。取P7天、P30天各组分子鼠的海马组织进行mi RNA表达水平的RT-q RCR法验证,用高尔基染色分析海马区树突棘密度和形态,western blot法测定相关目的蛋白和HDAC2蛋白的表达水平。结果:1、子鼠行为学变化。(1)悬崖回避实验结果。与C组相比,P组、PS组子鼠转身时间延长(5.95±1.91 VS 8.18±1.98,P=0.027;5.95±1.91 VS 8.34±1.88,P=0.018)。P组、PS组子鼠转身时间没有差异。(2)旷场实验结果。与C组相比,P组、PS组子鼠中央区跨格数显均著减少(16.28±1.35 VS 11.64±1.28,P=0.005;16.28±1.35 VS 7.04±0.65,P=0.000),周围区跨格数也减少(64.40±2.47 VS 47.36±3.40,P=0.001;64.40±2.47 VS51.79±3.35,P=0.017)。与C组相比,PS组子鼠中央区时间减少(40.28±4.06 VS29.988±2.17,P=0.021)。P组、PS组子鼠中央区跨格数、周围区跨格数和中央区时间均没有统计学差异。(3)Morris水迷宫实验结果。与C组相比,P组、PS组子鼠逃避潜伏期延长,平台穿越次数显著下降(3.52±0.22 VS 2.69±0.2,P=0.005;3.52±0.22 VS2.25±0.19,P=0.000)。PS组子鼠第二象限停留时间较C组缩短(23.68±0.86 VS20.46±0.77,P=0.007)。P组、PS组子鼠逃避潜伏期、平台穿越次数和第二象限停留时间均没有统计学差异。2、子鼠mi RNAs表达谱改变。P7天各组子鼠海马组织mi RNAs表达谱测序发现,与C组相比,P组9个mi RNA(mi R-134-3p、mi R-138-2-3p、mi R-3068-3p、mi R-328b-3p、mi R-3552、mi R-3572、mi R-5132-3p、mi R-547-5p、mi R-671)表达水平上调,PS组5个mi RNA(mi R-344b-3p、mi R-3552、mi R-5132-3p、mi R-547-5p、mi R-671)表达水平显著上调,mi R-483-5p表达水平显著下调。P组、PS组子鼠海马mi RNAs表达谱没有差异。3、子鼠差异mi RNA的定量水平。对在P组、PS组子鼠海马内表达水平均上调的mi R-671和唯一下调mi R-483-5p进行验证。RT-q PCR结果显示,与C组相比,出生后7天、30天,P组、PS组子鼠海马内mi R-671表达水平均上调(P7天:0.94±0.22 VS 1.42±0.65,P=0.025;0.94±0.22 VS 1.62±0.89,P=0.032;P30天:0.6±0.32 VS 0.75±0.22,P=0.025;0.6±0.32 VS 1.0±0.0.32,P=0.003)。与C组相比,PS组子鼠出生7天后海马内mi R-483-5p表达水平降低(1.15±0.46 VS0.82±0.17,P=0.045),出生后30天P组、PS组子鼠海马内mi R-483-5p表达水平均低于C组(1.21±0.83 VS 0.55±0.31,P=0.015;1.21±0.83 VS 0.52±0.23,P=0.006)。P组、PS组子鼠海马内mi R-671和mi R-483-5p表达水平均没有差异。4、差异mi RNA靶基因的生物学功能分析结果。GO分析发现这些靶基因与神经发育、突触组装调控、突触递质调控和组蛋白替换等与神经功能密切相关的生物学过程有关;分子功能方面涉及神经营养因子TRKA受体结合、神经生长因子结合、tau蛋白结合、c AMP反应元件结合(CREB)等;细胞学功能方面,这些靶基因与神经元发育密切相关的树突膜、神经元细胞体膜的形成有关。KEGG分析发现这些靶基因主要涉及了与神经认知功能有关的P13K-Akt和Ras等信号通路。5、差异mi RNA靶基因蛋白表达水平改变。生物学信息分析显示mi R-671的靶基因为NGFR、NRP2、LPHN2等。运用western blot法测定其蛋白在出生后7天、30天于各组子鼠海马组织内的表达水平。结果显示,NGFR蛋白于P7、P30天在各组子鼠海马内表达水平均没有差异。与C组相比,NRP2蛋白于P7、P30天在PS组子鼠海马内表达水平增加(P7天:0.63±0.15 vs 1.08±0.43,p=0.036;P30天:0.28±0.10 vs 0.86±0.44,p=0.021)。P组、PS组子鼠NRP2蛋白表达水平没有差异。与C组相比,LPHN2蛋白于出生后7天、30天在P组,PS组子鼠海马内表达水平均降低(P7天:1.51±0.17 vs 1.21±0.21,p=0.013;1.51±0.17 vs0.66±0.36,p=0.000;P30天:1.06±0.07 vs 0.79±0.24,p=0.002;1.06±0.07 vs0.53±0.16,p=0.000)。与P组相比,PS组子鼠出生后30天海马内LPHN2蛋白表达水平降低(0.79±0.24 vs 0.53±0.16,p=0.004)。6、子鼠海马内HDAC2蛋白表达改变。与C组相比,子鼠出生后7天、30天海马内HDAC2表达水平均上调(P7天:1.15±0.41 vs 12.22±10.55,p=0.000;1.15±0.41 vs 12.76±9.57,p=0.000;P30天:1.0±0.85 vs 5.25±3.1,p=0.009;1.0±0.85vs 7.5±4.40,p=0.005)。P组、PS组子鼠HDAC2蛋白表达水平没有差异。7、树突棘形态学变化。(1)P7天,与C组相比,P组、PS组子鼠海马DG区(6.59±1.25 VS 5.0±1.68,p=0.004;6.59±1.25 VS 2.90±1.31,p=0.000)、CA1区树突棘密度均下降(7.02±1.73VS 3.89±1.25,p=0.000;7.02±1.73 VS 2.79±1.11,p=0.000)。与P组相比,PS组子鼠海马DG区、CA1区树突棘密度进一步下降(5.0±1.68 vs 2.90±1.31,p=0.000;3.89±1.25 vs 2.79±1.11,p=0.04)。(2)P30天,三组子鼠海马CA3区树突棘密度与蘑菇型树突棘所占比例均没有差异。与C组相比,P组子鼠海马DG区树突棘密度没有统计学差异,但是蘑菇型树突棘所占比例下降(33.18±6.88 vs 24.19±7.06,p=0.000),PS组子鼠海马DG区树突棘密度(9.01±2.09 VS 6.45±1.51,P=0.000)和蘑菇型树突棘所占比例(33.18±6.88 vs 27.74±8.96,p=0.038)均下降。P组、PS组子鼠海马DG区树突棘密度和蘑菇型树突棘比例均无统计学差异。与C组相比,P组子鼠海马CA1区树突棘密度没有统计学差异,但是蘑菇型树突棘所占比例降低(30.16±5.17 vs 26.81±6.38,p=0.011),PS组子鼠海马CA1区树突棘密度(8.75±1.26 vs 6.54±1.49,p=0.000)和蘑菇型树突棘所占比例(30.16±5.17 vs24.86±8.91,p=0.002)均降低。P组、PS组子鼠海马CA1区树突棘密度和蘑菇型树突棘比例均无统计学差异。结论:孕中期母体接受丙泊酚麻醉/麻醉手术可导致子代海马区mi RNAs表达谱紊乱,促进HDAC2表达,抑制LPHN2表达,从而损害子代海马DG区、CA1区的树突棘发育,进而损害子代的认知功能。本研究中的手术因素虽可加剧通路中个别蛋白如NRP2的表达改变,但对子代认知功能影响不明显。
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