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阿尔茨海默病(AD)是一种常见于老年人的中枢神经系统退行性疾病,以进行性认知功能障碍和记忆力减退为主要表现,常伴有广泛的海马神经元和突触的丢失。神经元的衰老和凋亡也和AD的发病密切相关。
细胞的衰老和死亡与染色体末端的端粒有关。端粒被誉为“有丝分裂的生物钟”,是染色体稳定、细胞生存所必需。端粒酶是细胞核内一种核糖核蛋白逆转录酶,端粒酶复合物能以自身RNA为模板,在其催化亚基TERT的催化下合成端粒的DNA重复序列,以延长端粒长度,从而延长细胞的生命,使细胞“永生化”。TERT(telomerase reverse transcriptase)是端粒酶活性控制的关键部分。
周期素依赖性蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase 5,cdk5)具有激酶活性,其异常激活,导致Tau蛋白发生异常磷酸化,从而形成AD相关的病理改变之一-神经原纤维缠结(nerurofibrillary tangle,NFT)。cAMP反应元件结合蛋白(cAMPresponse element binding protein,CREB),是一种细胞核内调控因子,它通过自身磷酸化可以调节多种基因的转录, CREB参与长时程记忆过程的形成,目前的研究认为,AD患者脑因长期过量的A β刺激,影响了CREB磷酸化过程,导致海马组织p-CREB水平下降,引起AD患者记忆力减退。p16是肿瘤抑制蛋白,同时也是一个衰老相关主导蛋白,p16诱导衰老的分子机制被证实是因为p16充当细胞周期素依赖性激酶抑制子,使细胞周期停滞而发生衰老。cdk5、p-CREB和p16分别与AD发病中NFT的形成、记忆力减退及细胞衰老有关,均是AD发病中的重要环节。本课题组前期的研究显示,hTERT重组腺病毒转染原代培养的人胚胎大脑皮质神经元,可以促进细胞生存,抑制凋亡。本课题在前期研究的基础上,进一步观察hTERT对A β干预后人胚胎大脑皮质神经元的影响,并选择cdk5、p-CREB和p16等观察指标,探讨hTERT对A β干预后人胚胎大脑皮质神经元的影响机制。
目的:探讨hTERT基因转染对A β干预后人胚胎大脑皮质神经元的保护作用及其机制。为探索hTERT对AD的保护作用奠定基础。
方法:pSU-CMV-hTERT重组腺病毒的构建及人胚胎大脑皮质神经元的原代培养,hTERT重组腺病毒转染神经元,转染后免疫荧光鉴定hTERT的表达以及TRAP-PCR-ELISA检测端粒酶活性。转染后1h、24h、72h、1周、2周、3周分别用5μmol/LA β<,25-35>干预神经元24h,干预后72h用MTT检测各组细胞数量和活力,并计算其保护率。Tunel检测细胞凋亡,Western-blot检测cdk5、p-CREB和p16等指标的变化。
结果
(1)hTERT重组腺病毒可高效转染人胚胎大脑皮质神经元,且细胞生长状态好,转染后hTERT可有效的表达,并重建端粒酶活性。
(2)hTERT重组腺病毒转染后72h进行A β干预,可较好的抵抗A β的的毒性作用,对神经元的保护作用最大,此时hTERT对神经元的保护力为29.8﹪,活细胞的数量及细胞活力(0.310±0.033)明显高于非转染组(0.237±0.081),P=0.002,差异有统计学意义。
(3)A β<,25-35>干预后,细胞凋亡率明显提高,hTERT重组腺病毒转染组细胞凋亡率(17.56﹪±2.58﹪)与非转染组(29.01﹪±3.93﹪)相比,差异有统计学意义,t=9.4,P=0.001。
(4)A β<,25-35>干预后,神经元内cdk5表达量明显增加,而hTERT基因转染组cdk5增加的低于非转染组。
(5)Aβ<,25-35>干预后,神经元内p-CREB表达量明显降低,而hTERT基因转染组,p-CREB表达量高于非转染组。
(6)A β<,25-35>干预后,神经元内p16表达量明显增加,而hTERT基因转染组p16增加的低于非转染组。
结论:
(1)在成功建立了人胚胎大脑皮质神经元原代培养模型的基础上,实现了hTERT重组腺病毒高效转染神经元,并且发现hTERT能有效表达并重建了端粒酶的活性。
(2)A β干预后的神经元,其活力明显下降,而hTERT重组腺病毒转染可以促进神经元存活,抑制凋亡,对A β干预的人胚胎大脑皮质神经元具有保护作用。
(3)该保护作用可能的机制:通过抑制cdk5的异常激活、抑制衰老相关蛋白p16的激活和抑制p-CREB的降低。