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背景他汀类药物是胆固醇合成中限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰Co A还原酶的抑制剂,在临床上已广泛应用于动脉粥样硬化引起的心脑血管疾病的预防和治疗。流行病学资料显示,他汀类药物能降低阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的发病风险。临床资料也报道了辛伐他汀(Simvastatin,SV)能改善轻中度AD患者的认知功能,延缓AD的病程进展。但是,有关SV改善AD认知功能的作用机制迄今尚不清楚。成年哺乳动物海马齿状回(dentate gyrus,DG)亚颗粒区(subgranular zone,SGZ)的神经干细胞能分化为神经细胞称为成年神经发生,也称为神经再生。海马的新生神经细胞能与CA3区神经细胞和内嗅皮层的传入纤维建立突触联系,整合进入神经回路,替代已变性和死亡神经细胞的功能。增加新生神经细胞数量能提高学习记忆功能,而阻碍成年神经再生则会造成记忆功能减退。β-淀粉肽25-35片段(β-amyloid peptide,Aβ25-35)是AD脑老年斑的主要成分。我们的前期研究已发现,小鼠侧脑室注射Aβ25-35通过降低PI3K-Akt-m TOR信号通路能损害新生神经细胞存活和突起生长——AD脑的神经再生障碍。SV处理能上调PI3K-Akt和ERK1/2信号通路,同时激活α7烟碱型乙酰胆碱能受体(α7n ACh R)。因此,我们提出SV有可能通过调控PI3K-Akt信号通路和α7n ACh R保护AD脑的神经再生,从而改善认知功能的科研假设。研究目的1.明确SV是否能改善Aβ25-35小鼠的海马神经再生障碍;2.阐明SV影响Aβ25-35损害海马神经再生的分子机制。方法1.Aβ25-35小鼠制备:采用聚集态的Aβ25-35(3 nmol/3μl)进行侧脑室注射。2.SV处理:Aβ25-35注射4 h后给予SV(20 mg/kg/天),连续13天。3.新生神经细胞检测:在Aβ25-35注射前24 h进行5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-bromodeoxyuridine,Brd U)腹腔注射(连续3次,间隔8 h)。分别在Brd U末次注射后14天和28天用免疫染色的方法检测海马DG区的Brd U阳性细胞(Brd U+细胞)数量(14天龄和28天龄Brd U+细胞)。用Doublecortin(DCX)免疫染色测量新生神经细胞的突起密度。用Brd U与神经特异性核蛋白(neuron specific protein,Neu N)双标记免疫荧光染色检测成熟的新生神经细胞。4.用cleaved caspase-3染色的方法检测海马DG的细胞凋亡。5.蛋白免疫印记(Western blot)用来检测海马的Akt和ERK1/2磷酸化水平。6.酶联免疫吸附实验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)用来检测海马的脑源性生长因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)。7.采用Morris水迷宫和Y迷宫的检测空间认知功能。结果1.与对照组小鼠相比,Aβ25-35小鼠海马DG的14天龄和28天龄Brd U+细胞数量,28天龄Brd U/Neu N免疫双阳性(Brd U+/Neu N+)细胞数量都明显减少。SV处理能剂量依赖地增加Aβ25-35小鼠海马14天龄和28天龄Brd U+细胞数量——SV能保护Aβ25-35小鼠新生神经细胞的存活。2.与对照组小鼠相比,Aβ25-35小鼠海马DG的DCX阳性(DCX+)细胞数量和突起密度均明显减少。SV处理能增加Aβ25-35小鼠DCX+细胞数量和突起密度——SV能保护Aβ25-35小鼠新生神经细胞的突起生长。3.Aβ25-35注射后第13天,小鼠海马DG亚颗粒区和颗粒细胞层出现大量的caspase-3阳性(caspase-3+)细胞。SV处理能明显减少Aβ25-35小鼠海马caspase-3+凋亡细胞。4.焦磷酸法尼酯(farnesyl pyrophosphate,FPP)的前体法尼醇(farnesol,FOH)处理能阻止SV对Aβ25-35小鼠海马神经再生的保护作用——SV通过非脂代谢途径阻止Aβ25-35损害神经再生。5.α7n ACh R拮抗剂MLA能剂量依赖地阻止SV保护Aβ25-35小鼠海马的神经再生,而α2β4n ACh R的拮抗剂DHβE却不能。6.与对照组小鼠相比,Aβ25-35小鼠海马的Akt磷酸化水平显著减少,SV处理能增加Aβ25-35小鼠的Akt磷酸化水平。MLA和FOH都能抑制SV增加Aβ25-35小鼠Akt磷酸化水平。PI3K抑制剂LY294002能阻止SV保护Aβ25-35小鼠海马的神经再生——SV通过活化α7n ACh R和减少FPP能增加Aβ25-35小鼠的Akt磷酸化水平,保护海马神经再生。7.SV处理能增加海马ERK2磷酸化水平,但是MEK抑制剂U0126并不能影响SV保护Aβ25-35小鼠的海马神经再生。8.SV能提高Aβ25-35小鼠海马BDNF水平。MLA和FOH能阻止SV提高Aβ25-35小鼠的BDNF水平。9.SV能改善Aβ25-35小鼠Morris水迷宫登台潜伏期延长和Y迷宫进臂交替率降低。FOH处理能阻止SV改善Aβ25-35小鼠的认知功能,但是不影响对照组小鼠的认知功能——SV通过保护Aβ25-35小鼠海马的神经再生,改善AD的认知功能。结论SV通过活化α7n ACh R和减少FPP能增加Aβ25-35小鼠的Akt磷酸化水平和BDNF水平,保护神经再生,以改善AD的认知功能。