小胶质细胞Nurr1基因对多巴胺神经元炎性损伤的保护作用研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:grindswods
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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是最常见的运动障碍疾病,也是仅次于阿尔茨海默症的第二大神经退行性疾病,影响了60岁以上的高达百分之一的人口。PD的主要病理标志是中脑黑质致密部(substantia nigra pars compacta,SNc)中多巴胺能神经元进行性丢失以及神经元中有α-突触核蛋白异常聚集形成的路易小体的出现。环境中毒性物质如农药、除草剂的暴露以及自身遗传基因缺陷或者突变等原因导致了PD发生。目前PD的发病机制尚不清楚,很多过程都涉及其中,包括线粒体功能障碍、蛋白聚集异常、氧化应激损伤、神经炎性损伤、泛素蛋白酶系统功能障碍等等。近几年来神经炎性与PD的研究越来越多,前期已有大量实验证实PD患者的血清或者脑脊液中炎性因子表达增多,并且影像学和尸检也发现患者脑内小胶质细胞异常激活,黑质(substantia nigra,SN)部位炎性因子表达增多。此外,很多的PD动物模型中也伴随着神经炎性反应增强。随着Braak等人提出α-突触核蛋白在外周肠道聚集,并从嗅球、迷走神经逐渐上行至黑质甚至皮质,人们对PD的认知范围逐渐从中枢扩大到外周组织。很多动物实验也证实外周脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的刺激会引发中枢炎症反应。而临床研究也发现由于暴露于某些金属成分而导致PD的患者体内也存在炎症反应,α-突触核蛋白的产生也与炎性反应密切相关。因此,神经炎性与PD的因果关系值得我们进一步探究。核蛋白相关受体1蛋白(Nuclear receptor related 1 protein,NURR1)作为多巴胺能神经元生存、分化、发育维持中至关重要的转录因子,在多巴胺能神经元内表达丰富。除了对多巴胺能神经元的直接作用外,NURR1还有一定的抗炎作用。体外实验显示它在小胶质细胞中也有表达且可通过置换核因子活化B细胞κ轻链增强子(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells,NFκB)抑制炎性因子的转产生从而起到保护多巴胺能神经元免受炎性损伤的作用。此外,很多动物实验也证实NURR1激动剂可以缓解神经炎性损伤。但是目前关于NURR1在胶质细胞中的具体作用还缺乏体内实验的研究。目的:我们利用Cre-flox技术构建小胶质细胞特异性Nurr1敲除小鼠,研究如果在体敲除小胶质细胞Nurr1基因是否会造成颅内炎性反应,是否会导致多巴胺能神经元损伤和出现行为学表型。基于该模型小鼠,研究外周炎性和中枢炎性的关系,观察外周的慢性炎性刺激是否会加重该模型的颅内感染,而诱发神经元损伤。探究小胶质细胞Nurr1的缺失是通过何种通路导致的炎性损伤以及Nurr1在小胶质细胞内敲除是否会造成α-突触核蛋白的异常聚集。方法:1、将以小胶质细胞Cre依赖性表达小鼠Cd11b-Cre小鼠与Nurr1 flox基因敲入型小鼠杂交获得小胶质细胞Nurr1敲除小鼠(Nurr1Cd11b Cre小鼠),而同窝Nurr1 flox小鼠作为对照,利用原代小胶质细胞培养技术确认该模型小鼠是否构建成功。2、对6-10、11-15和16-20不同月龄段的小鼠分别进行加速转棒实验和旷场实验检测,观察该模型小鼠是否有运动障碍的表型。3、利用免疫荧光染色和高效液相色谱法检测SNc部位多巴胺能神经元是否有丢失,以及纹状体内多巴胺含量变化,观察Nurr1Cd11b Cre小鼠是否有多巴胺能神经元是否损伤。4、免疫荧光染色技术对小胶质细胞进行形态学分析,实时定量PCR测定两组小鼠炎性因子表达含量,观察Nurr1Cd11b Cre小鼠脑内是否有神经炎性反应。5、对两组小鼠分别进行腹腔注射0.33mg/kg LPS和/或等体积比例的磷酸盐缓冲液(phosphophate buffered saline,PBS),每周注射两次,连续注射4周后,等待3个月后观察各组小鼠运动和认知行为是否有改变。6、免疫荧光和实时定量PCR检测各组小鼠神经炎性反应和多巴胺能神经元损伤情况。7、对各组小鼠SN部位进行NFκB的免疫荧光染色,确定NFκB是否参与到体内Nurr1相关的神经炎性反应中。8、对各组小鼠SN部位α-突触核蛋白进行免疫荧光染色,观察是否该炎症会导致α-突触核蛋白异常聚集。结果:1、Nurr1Cd11b Cre小鼠在加速转棒实验的棒上运动时间呈现出年龄依赖性下降的趋势,该模型小鼠在旷场实验中表现出异常活性增高。2、16-20月龄段Nurr1Cd11b Cre小鼠SN部位小胶质细胞数量增多,但是并无多巴胺能神经元明显丢失。3、给予LPS刺激后,Nurr1Cd11b Cre小鼠转棒实验中棒上运动时间较对照组LPS刺激组或PBS处理组明显下降。而旷场实验中LPS-Nurr1Cd11b Cre小鼠自主运动距离较其他几组增加。4、Nurr1Cd11b Cre小鼠在LPS刺激后,SN部位小胶质细胞数量明显增多,并呈现胞体增大、分支增多等激活形态。除了小胶质细胞外,星形胶质细胞数目也明显增多,腹侧中脑促炎因子表达增多。5、LPS-Nurr1Cd11b Cre小鼠SNc部位多巴胺能神经元数量显著减少、纹状体多巴胺含量降低。6、磷酸化NFκB-p65在LPS-Nurr1Cd11b Cre小鼠SN部位表达较其他三组明显增多。7、LPS-Nurr1Cd11b Cre小鼠多巴胺能神经元胞体观察到有磷酸化α-突触核蛋白的聚集。结论:体内实验中小胶质细胞Nurr1基因的敲除会加剧脑内神经炎性反应的发生,但是不足以导致多巴胺能神经元丢失,而慢性低剂量外周炎性刺激会持续促进小胶质细胞和星形胶质细胞激活,并通过NFκB通路加剧颅内炎性反应,使促炎因子表达增多,进而导致多巴胺能神经元炎性损伤。并提示α-突触核蛋白可能参与到小胶质细胞Nurr1对神经炎性的调控中。本实验证明小胶质细胞中Nurr1基因有抵抗多巴胺能神经元炎性损伤的神经保护作用,为完善PD的神经炎性假说提供了理论依据,Nurr1Cd11b Cre小鼠可能是研究PD神经炎性反应的合适动物模型。
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