CuSO4对阿尔茨海默病模型大鼠影响的实验研究

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背景和目的:  阿尔茨海默病(Alzheimers Disease,AD)是一种主要发生于老年人,以认知功能下降、记忆力减退为主要表现的神经系统疾病,神经元细胞外大量β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)沉积和神经元纤维缠结形成(neurofibrillarv tangle,NTF)以及海马等部位大量神经元的丢失是AD主要的病理学特征。迄今为止,AD的病因及发病机制尚不明确,可能与神经炎症反应、遗传易感性、基因突变、糖脂代谢紊乱等多种因素有关。铜(Cu)是人体必需的一种微量元素,在人体含量约为100-150mg,血清铜为100-120ug/dL,铜蓝蛋白是铜在血浆中的主要存在形式,在单胺氧化酶、超氧化物歧化酶、酪氨酸酶的合成过程中,铜蓝蛋白起着重要的作用,铜在血液系统、中枢神经系统、心血管系统、免疫系统中发挥重要的作用,在毛发再生、皮肤修复和骨骼生长及肝脏再生等过程中发挥重要的作用。  目前,金属Cu在AD发病中的作用逐渐得到重视,成为一个新的研究亮点,关于Cu和AD的关系目前没有达成共识。β淀粉样前体蛋白(Amyloid precursor protein,APP)是产生Aβ的基础,而铜浓度的高低影响了APP的转运、释放以及重新分布,并且当铜含量升高时,可以促进细胞表面 APP水平的增高,进而影响Aβ的含量,但也有人研究发现Cu含量升高能够降低Aβ的含量,且AD患者脑脊液中 Aβ含量高,而铜含量相对低,二者呈现负相关。AD患者和正常人相比,前者体内铜含量增加,但是AD患者病情的严重程度与铜含量的高低没有必然的相关性,因此AD患者脑内Cu过量或是不足仍存在争议,因此设计此课题进行研究。  材料和方法:  选择SPF级成年雄性SD大鼠90只(所有大鼠预先参加水迷宫实验,经数据分析淘汰有记忆障碍和认知功能障碍的大鼠)。所有大鼠随机分组:正常组、PBS组、AD模型组、低剂量CuSO4组(1mg/kg)、中剂量CuSO4组(3mg/kg)、高剂量CuSO4组(5mg/kg),以上各组15只大鼠。处理:正常组不做处理,PBS组选择右侧海马CA1区注射无菌PBS溶液,AD模型组为右侧海马CA1区注射质量分数为2ug/uL的凝聚态Aβ1-425uL,低、中、高剂量CuSO4组分别在AD造模手术的同时取右侧侧脑室注射无菌 CuSO4溶液5ul,术后第7d,应用 Morris水迷宫检测大鼠的行为学变化,历时5d。水迷宫结束后,各组取5只大鼠灌注取脑组织,作冰冻切片染色(HE染色和尼氏染色)观察神经元凋亡情况;各组取5只大鼠断头取脑,取CuSO4注射侧海马组织,检测SOD活性及MDA含量,观察大鼠抗氧化应激能力;各组取5只大鼠断头取 CuSO4注射侧海马组织,采用Western blot方法检测总 Tau蛋白和糖原合成酶激酶3β的表达变化。所有数据均采用SPSS17.0软件进行统计学处理,数据表示用X±S,t检验分析,检验标准α=0.05。  结果:  1 Morris水迷宫:与正常组比较,PBS组大鼠寻找平台时间(逃避潜伏期)、穿越平台象限次数、平台所在象限停留时间比三项指标无明显变化(p<0.05);AD模型组与正常组、PBS组比较,前者寻找平台时间(逃避潜伏期)显著延长,穿越平台象限次数减少,平台象限停留时间比缩短(p<0.05);低、中、高剂量CuSO4处理组与AD模型组比较,CuSO4处理组逃避潜伏期明显延长,穿越平台象限次数减少,平台象限停留时间比缩短(p<0.05);低、中、高剂量 CuSO4处理组之间比较,随着CuSO4注射剂量的增加,大鼠的逃避潜伏期延长更明显,同时穿越平台次数减少程度加剧,平台象限停留时间比进一步下降(p<0.05)。  2冰冻切片病理染色:AD模型组与正常组、PBS组比较,AD模型组的海马区锥体细胞计数明显少于后两者(p<0.05);低、中、高剂量 CuSO4处理组与 AD模型组比较,前者的锥体细胞数目明显减少(p<0.05);低、中、高剂量CuSO4处理组之间比较,随着 CuSO4注射剂量的增加,锥体细胞数目减少程度更为明显(p<0.05)。  3 GSK-3β及总Tau蛋白:AD模型组与正常组、PBS照组比较,AD模型组GSK-3β及总Tau蛋白表达明显增强(p<0.05);低、中、高剂量CuSO4处理组与AD模型组比较,CuSO4处理组两种蛋白表达明显上调(p<0.05);低、中、高剂量 CuSO4处理组之间比较,随着CuSO4注射剂量的增加,GSK-3β及总Tau蛋白的表达继续上升(p<0.05)。  4抗氧化应激能力:AD模型组与正常组、PBS组比较,前者的 SOD活性下降, MDA含量上升(p<0.05);低、中、高剂量CuSO4处理组与AD模型组比较,CuSO4处理组SOD活性下降,MDA含量上升(p<0.05);低、中、高剂量CuSO4处理组之间比较,随着CuSO4注射剂量的增加,SOD活性下降,MDA含量上升(p<0.05)。  结论:  CuSO4侧脑室注射能够损害 AD模型大鼠的学习记忆能力,促进海马神经元凋亡,增加糖原合成酶激酶3β和Tau蛋白的表达和降低大鼠的抗氧化应激能力。  
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