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目的:去整合素和金属蛋白酶10(ADAM10)是ADAM蛋白质家族成员之一,它是具有多个结构域的跨膜蛋白酶,能够水解30余种跨膜蛋白质分子,如淀粉样前体蛋白(APP)、钙粘蛋白等。有研究表明,ADAM10与突触的发生和功能有关,在突触信号传递过程中,可溶性N-乙酰基马来酰胺敏感因子结合蛋白(SNAREs)是一种重要的复合物,其主要成分包括小突触囊泡膜蛋白(VAMP-2),突触前膜蛋白(Syntaxin-1),突触小体相关蛋白(SNAP-25),它在囊泡运输中发挥了关键性的作用。据报道,ADAM10基因缺失导致突触后膜发生异常,树突棘形态改变,影响神经细胞的信号传递。但是,目前对突触前膜是否造成影响尚未见报道。为此,我们利用成年ADAM10条件性基因敲除(cKO)小鼠,研究小鼠大脑中VAMP-2,Syntaxin-1和SNAP-25的表达变化,以及对小鼠的行为可能产生的影响。
方法:利用PCR的方法鉴定转基因小鼠的基因型。ADAM10cKO纯合子作为实验小鼠,野生型C57BL/6J作为对照小鼠。采用Western blot技术,测定12月龄ADAM10cKO(n=4)和对照小鼠(n=4)大脑皮层、海马和小脑中VAMP-2,Syntaxin-1和SNAP-25蛋白质的含量,分析ADAM10基因缺失对它们表达的影响。通过免疫荧光技术检测12月龄ADAM10cKO(n=4)和对照小鼠(n=4)大脑皮层和海马CA1、CA3、DG区的VAMP-2,Syntaxin-1和SNAP-25的荧光表达变化,探究ADAM10缺失对其产生的影响。利用高架十字迷宫和旷场实验研究12月龄ADAM10cKO(n=10)和对照小鼠(n=10)的行为变化,并用SMART2.0软件系统对小鼠的行为学数据进行分析。使用Image J软件对Western blot曝光结果进行灰度值分析,用SPSS软件对实验数据进行统计学显著性分析。
结果:Western Blot实验结果表明,与对照小鼠相比,在ADAM10cKO小鼠大脑皮层中,VAMP-2和Syntaxin-1的表达水平分别降低29.3%(p<0.001)和6.18%(p<0.05),SNAP-25无明显改变(p>0.05);在海马中,VAMP-2和Syntaxin-1的表达水平分别降低12.63%(p<0.05)和3.88%(p<0.05),SNAP-25增加66.58%(p<0.001);在小脑中,这三种蛋白质的表达水平均无明显变化(p>0.05)。免疫荧光实验的结果显示,与对照小鼠相比,在ADAM10cKO小鼠大脑皮层、海马CA1、CA3和DG区中,VAMP-2和Syntaxin-1的分布减少、荧光强度减弱,SNAP-25的分布增多、荧光强度增强。高架十字迷宫实验结果表明,与对照小鼠相比,ADAM10cKO小鼠的活动总次数略有增加(p=0.07),进入开臂次数、开臂滞留时间和开臂滞留时间%均有显著性增加(p<0.05)。在旷场实验中,与对照小鼠相比,ADAM10cKO小鼠的中央爬行距离%略有降低(p=0.06),进入中央格次数和中央滞留时间均显著减少(p<0.01和p<0.05),而外周滞留时间明显增加(p<0.05)。
结论:ADAM10基因缺失引起小鼠大脑中VAMP-2,Syntaxin-1在皮层、海马的表达水平明显降低;SNAP-25在海马中的表达水平显著增高,说明ADAM10基因缺失对突触前膜造成一定的损伤,影响了神经递质的信号传递,导致小鼠的焦虑情绪减弱,探索能力显著下降。综上所述,ADAM10在维持突触正常功能方面发挥了重要的作用。
方法:利用PCR的方法鉴定转基因小鼠的基因型。ADAM10cKO纯合子作为实验小鼠,野生型C57BL/6J作为对照小鼠。采用Western blot技术,测定12月龄ADAM10cKO(n=4)和对照小鼠(n=4)大脑皮层、海马和小脑中VAMP-2,Syntaxin-1和SNAP-25蛋白质的含量,分析ADAM10基因缺失对它们表达的影响。通过免疫荧光技术检测12月龄ADAM10cKO(n=4)和对照小鼠(n=4)大脑皮层和海马CA1、CA3、DG区的VAMP-2,Syntaxin-1和SNAP-25的荧光表达变化,探究ADAM10缺失对其产生的影响。利用高架十字迷宫和旷场实验研究12月龄ADAM10cKO(n=10)和对照小鼠(n=10)的行为变化,并用SMART2.0软件系统对小鼠的行为学数据进行分析。使用Image J软件对Western blot曝光结果进行灰度值分析,用SPSS软件对实验数据进行统计学显著性分析。
结果:Western Blot实验结果表明,与对照小鼠相比,在ADAM10cKO小鼠大脑皮层中,VAMP-2和Syntaxin-1的表达水平分别降低29.3%(p<0.001)和6.18%(p<0.05),SNAP-25无明显改变(p>0.05);在海马中,VAMP-2和Syntaxin-1的表达水平分别降低12.63%(p<0.05)和3.88%(p<0.05),SNAP-25增加66.58%(p<0.001);在小脑中,这三种蛋白质的表达水平均无明显变化(p>0.05)。免疫荧光实验的结果显示,与对照小鼠相比,在ADAM10cKO小鼠大脑皮层、海马CA1、CA3和DG区中,VAMP-2和Syntaxin-1的分布减少、荧光强度减弱,SNAP-25的分布增多、荧光强度增强。高架十字迷宫实验结果表明,与对照小鼠相比,ADAM10cKO小鼠的活动总次数略有增加(p=0.07),进入开臂次数、开臂滞留时间和开臂滞留时间%均有显著性增加(p<0.05)。在旷场实验中,与对照小鼠相比,ADAM10cKO小鼠的中央爬行距离%略有降低(p=0.06),进入中央格次数和中央滞留时间均显著减少(p<0.01和p<0.05),而外周滞留时间明显增加(p<0.05)。
结论:ADAM10基因缺失引起小鼠大脑中VAMP-2,Syntaxin-1在皮层、海马的表达水平明显降低;SNAP-25在海马中的表达水平显著增高,说明ADAM10基因缺失对突触前膜造成一定的损伤,影响了神经递质的信号传递,导致小鼠的焦虑情绪减弱,探索能力显著下降。综上所述,ADAM10在维持突触正常功能方面发挥了重要的作用。