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目的:
在老年人中,阿尔茨海默氏病(AD)是痴呆发生最为常见的原因,在美国人的死因中占第四位。它的临床特征包括进行性的痴呆,渐进的认知能力下降。它主要的神经病理特征包括老年斑、神经纤维缠结及神经元和突起的丢失。老年斑和脑血管内沉积的主要成份是β—淀粉样蛋白(Aβ),它由39—43个氨基酸残基组成,是淀粉样蛋白的前体蛋白经过剪切形成。Aβ的聚集被认为极可能是AD早期的必要因素。
脑血管功能失调促进AD认知能力下降和痴呆的发生。血脑屏障主要由脑微血管内皮细胞、内基膜和神经胶质膜构成,是脑和循环系统之间的一个代谢和生理性屏障结构,血脑屏障的功能在于阻止循环中的药物、毒素等外源物质入脑以保护中枢神经系统免受损害。体外分离培养的人脑微血管内皮细胞(HBMECs)就成为研究血脑屏障功能的理想对象。
近年的越来越多的证据表明,炎症机制在AD发病机制中起着至关重要的作用。趋化因子属于细胞因子家族,主要功能是募集单核细胞到炎症部位。趋化因子受体5(CCR5)是一种趋化因子的受体,免疫组织化学研究表明,AD病人Aβ的沉积伴随活化的胶质细胞中CCR5表达增加,这提示CCR5在调节AD病人的免疫反应中发挥作用。在我研究室以前的研究中,发现Aβ能够上调HBMECS表面的CCR5蛋白表达,但其机制和意义并不清楚,本研究试图回答该问题。
血脑屏障(BBB)通过内皮细胞上的晚期糖基化末端产物受体(RAGE)和低密度脂蛋白受体相关蛋白—1(LRP—1)运输Aβ。RAGE是细胞表面分子免疫球蛋白超家族的一员,能够与Aβ相互作用,是与AD发病相关的一个重要蛋白。在构成血脑屏障的内皮细胞上,Aβ与RAGE相互作用引起循环中的Aβ通过跨细胞作用进入脑内。在AD病人的脑内,RAGE的表达增加,使得进入脑内的Aβ增加并且在脑内聚集,这与AD的发病机制相关。近年证实RAGE存在几种亚型,它们编码缺少了跨膜和胞浆段的截短的RAGE,这些分泌型的RAGE能够与RAGE的配体结合,抑制RAGE的配体和受体相互作用,进而抑制配体/受体轴的信号传递,这为我们寻找预防和治疗AD的有效方法提供一些新的思路。
那么Aβ是通过什么信号通路上调HBMECs上的CCR5表达?CCR5表达上调有什么重要的生物学意义呢?运输循环系统中Aβ进入中枢神经系统(CNS)的RAGE是否参与了CCR5表达上调的过程呢?这些问题与AD病人的发病机制密切相关,解决上述问题可望为我们寻找预防和治疗AD病人的医疗方案积累一定的理论基础。因此,本文主要针对解决上述问题展开相关的实验。
方法:
一、研究Aβ上调HBMECs上CCR5表达的细胞内分子机制
(一)细胞培养
HBMECS培养于含10%胎牛血清和10%新生牛血清的RPMI1640培养液。
(二)荧光实时定量PCR法
检测不同浓度和不同时间的Aβ对HBMECs上CCR5 mRNA表达的影响。
(三)Western—blot方法
检测不同浓度和不同时间的Aβ对HBMECs上CCR5蛋白表达的影响。
(四)Western—blot方法
检测Aβ对MAPK/PI3K信号通路的影响。
(五)Western—blot方法
检测Aβ对HBMECs上Egr—1表达的影响。
(六)染色质免疫沉淀法
检测转录因子Egr—1与CCR5启动子的结合情况。
(七)建立Egr—1干扰的HBMECs细胞株
Egr—1 siRNAs稳定转染HBMECs的细胞株,并用western—blot方法鉴定及检测CCR5的表达情况。
二、探讨RAGE受体在Aβ上调HBMECs表面CCR5表达过程中的作用
(一)应用RT-PCR方法分析不同浓度和不同时间Aβ对HBMECs上RAGE mRNA表达的影响。
(二)应用Western—blot方法分析不同浓度和不同时间Aβ对HBMECs上RAGE蛋白表达的影响。
(三)应用Western—blot方法检测RAGE中和抗体对Aβ通过MAPK/PI3K信号分子上调CCR5表达的影响。
(四)真核表达载体构建,脂质体稳定转染HBMECs,建立过表达RAGE的HBMECs细胞株(即HBMECRAGE+)。
1、重组质粒pUCmT—RAGE的构建。
2、真核表达载体构建。
3、稳定转染HBMECs细胞株。
(五)真核表达载体构建及稳定转染细胞方法建立RAGE胞内段缺失的HBMECs细胞株(即HBMECC-Truncated RAGE)和RAGE胞外段缺失的HBMECs细胞株(即HBMECN-Truncated RAGE)。
方法同上
(六)应用Western—blot方法检测Aβ对HBMECRAGE+、HBMECC-Truncated RAGE和HBMECN-Truncated RAGE上CCR5的蛋白表达的影响,同时检测后两种转染了截短型RAGE细胞中MAPK和AKT信号分子的表达情况。
三、研究Aβ上调CCR5表达对T淋巴细胞入脑的影响
(一)使用试剂盒分离AD病人外周血T淋巴细胞。
(二)跨内皮迁移实验分析AD病人外周血T淋巴细胞、6T—CEM细胞和Jurkat细胞穿过正常HBMEC单层及各种转染的HBMEC单层的情况。
1、Aβ上调CCR5表达与T淋巴细胞穿过HBMEC单层相关。
(1)不同浓度的Aβ对6T—CEM细胞、AD病人外周血T淋巴细胞和Jurkat细胞穿过HBMECS单层的影响。
(2)6T—CEM细胞、AD病人外周血T淋巴细胞和Jurkat细胞穿过CCR5缺失突变的HBMECs(即HBMECCCR5—)和CCR5过表达的HBMECs(即HBMECCCR5+)单层的情况。
(3) Aβ对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过CCR5缺失突变的HBMECs(即HBMECCCR5—)的影响。
2、RAGE受体参与T淋巴细胞穿过HBMEC单层的过程。
(1)RAGE中和抗体对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过HBMEC单层的影响。
(2) Aβ对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞和JURKT细胞穿过过表达RAGE的HBMECs(即HBMECRAGE+)单层的影响。
(3) Aβ对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过RAGE胞内段缺失的HBMECs(即HBMECC-Truncated RAGE)单层和RAGE胞外段缺失的HBMECs(即HBMECN-Truncated RAGE)单层的影响
3、MPAK信号分子参与T淋巴细胞穿过HBMEC单层的过程。
(1)通过脂质体转染法将JNKsiRNAs和ERKsiRNAs分别瞬时转染HBMECs,用Western—blot法鉴定转染细胞中JNK和ERK的表达情况,以及加入Aβ后CCR5的表达情况。
(2)通过脂质体转染法将JNKsiRNAs和ERKsiRNAs瞬时转染到Transwell上室接种的HBMEC单层内。
(3)检测6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过JNK和ERK干扰后的HBMEC单层的情况。
4、PI3K/AKT信号分子参与T淋巴细胞穿过HBMEC单层的过程。
(1) Western—blot方法:检测PBK缺失突变的HBMECs(即PI3K/△P110)上CCR5的表达情况。
(2) Aβ对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过PI3K/△P110的HBMEC单层的影响。
5、Egr—1参与T淋巴细胞穿过HBMEC单层的过程。
Aβ对6T—CEM细胞和AD病人外周血T淋巴细胞穿过Egr—1干扰后的HBMEC单层的影响。
结论:
Aβ通过与HBMECs表面的RAGE受体相互作用,活化MAPK和PI3K/AKT信号分子,增强Egr—1与CCR5启动子的结合,上调HBMECs上的CCR5表达,促进T淋巴细胞穿过HBMEC单层。