论文部分内容阅读
背景阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是老年期痴呆症中最常见的一种类型,临床以进行性认知功能减退为主要特征。多项研究证明突触丧失程度与痴呆及早期AD分期最好的相关性,突触丧失是AD早期发病过程中一个突出的病理学改变,在老年斑块形成之前即可导致认知功能减退,是AD患者学习记忆功能减退的病理学基础,与认知功能减退有较好的相关性。大量研究结果显示,可溶性的β淀粉样蛋白(amyloid β, Aβ)寡聚体可以导致认知功能减退,尤其是在发病的早期阶段。动物研究中,Aβ寡聚体可以引起快速学习障碍、包括突触可塑性在内的突触机制障碍以及突触后膜的突触后致密区(post-synaptic density, PSD)结构的损伤。PSD是突触后膜上的关键性功能区,参与突触前、后大量分子联系与突触功能调控,因此是突触的关键结构与功能单位之一。在分子水平上,PSD是由突触后致密蛋白-95(post-synaptic density protein-95, PSD-95)、Homer-1、Shank等蛋白分子为核心分子构筑的突触后膜关键结构单元。PSD的发育与神经元突触(synapse)、树突棘(spine)发育呈现正相关联系PSD结构与功能的异常直接影响神经元突触的发育与功能状态。因此,探讨Aβ对PSD的关键结构分子PSD-95、Homer-1等蛋白分子表达的影响,对我们进一步阐明AD突触损伤机制、改善AD患者认知功能障碍有重要的意义。同时,随着年龄的增长,脑中亦存在雄激素水平的下降,在影响骨密度、性功能的同时,大脑功能,如情绪、认知和记忆也受到一定的影响,包括阿尔茨海默病在内的年龄相关的神经退行性疾病也与雄激素的下降有关。在成年动物体内,雄激素与神经元可塑性以及海马CA1区树突棘突触密度的调节有关。因此我们推测,雄激素可能存在重要的突触保护作用。先前的研究发现,PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路对神经元突触结构与功能活动具有关键性调节作用。而近年来也发现,雄激素可以激活神经元或胶质细胞的PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路而发挥神经保护作用。因此,通过探索雄激素对大脑神经元突触结构与功能可能存在的保护作用及其机制,或可为阿尔茨海默病等突触受损疾病的防治提供临床和药理借鉴,具有重要的潜在应用价值。目的采用神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)作为神经元体外研究模型,观察Aβ对突触后致密区的损伤作用,并进一步探讨双氢睾酮(dihydrotestosterone,DHT)可能存在的对抗Aβ而产生的突触保护作用及PI3K/Akt、MAPK/ERK通路在其突触保护过程中的作用,为雄激素预防或治疗阿尔茨海默病(AD)提供理论依据。方法1.Aβ对SH-SY5Y神经元PSD蛋白分子表达及PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路的影响1.1A β对SH-SY5Y细胞PSD蛋白表达的影响分别设不同浓度梯度的Aβ1-42、Aβ25-35作用组,采用western-blot法检测其对PSD-95、Homer-1蛋白表达的影响。1.2A β对SH-SY5Y细胞PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路的影响分别设不同浓度梯度的Aβ1-42、Aβ25-35处理组,采用western-blot法检测其对p-Akt、p-ERKl/2的磷酸化激活的影响。2.DHT对SH-SY5Y神经元PSD蛋白分子表达及PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路的影响2.1DHT对SH-SY5Y神经元PSD蛋白表达的影响不同浓度梯度的DHT作用组,采用western-blot法检测PSD-95、Homer-1蛋白的表达变化。2.2DHT对SH-SY5Y神经元PI3K/Akt、MAPK/ERK信号通路的影响不同浓度梯度的DHT作用于SH-SY5Y细胞,western-blot法检测p-Akt、 p-ERKl/2的磷酸化水平变化。3.DHT对Aβ1-42、Aβ25-35诱导的PSD结构蛋白表达下调的影响及分子机制Western-blot方法观察DHT对Aβ1-42、Aβ25-35处理后的PSD-95、Homer-1蛋白表达的影响,并观察PI3K/Akt阻断剂LY294002. MAPK/ERK阻断剂U0126对DHT作用的影响。4. Aβ1-42、Aβ25-35及DHT对神经元及突触后致密区(PSD)结构的形态学影响采用Homer-1间接免疫荧光方法,共聚焦显微镜观察Aβ1-42、Aβ25-35或/和DHT处理后神经元突触结构(包括细胞突起数量、突起长度及突触连接和突触PSD)的形态学变化。结果1.Aβ1-42、Aβ25-35以浓度依赖的方式下调PSD蛋白分子PSD-95、Homer-1的表达；而且,Aβ1-42、Aβ25-35还可以浓度依赖性地抑制Akt及ERK的磷酸化激活。2.DHT以浓度依赖的方式上调支架蛋白PSD-95、Homer-1的表达,同时还可以浓度依赖性地促进Akt及ERK的磷酸化激活。3.DHT可以明显抑制Aβ1-42、Aβ25-35诱导的神经元突触PSD-95、Homer-1表达下调作用,而P13K抑制剂LY294002及MEK抑制剂U0126可明显抑制DHT的抗Aβ1-42、Aβ25-35突触蛋白下调的保护作用。4.共聚焦显微镜观察发现,Aβ1-42、Aβ25-35寡聚体分别处理后的神经元细胞突起数量减少、突起长度明显缩短,细胞间突触连接大大减少；而DHT预处理后,Aβ1-42、Aβ25-35诱导的神经元突触损伤效应明显受到抑制。结论1.在体外SH-SY5Y神经元模型上,我们发现,Aβ1-42、Aβ25-35可以明显下调PSD支架蛋白PSD-95、Homer-1的表达；同时,Aβ1-42、Aβ25-35也可以明显抑制神经元Akt及ERK1/2的磷酸化激活,进一步抑制PI3K/Akt及MAPK/ERK信号通路。2.在体外SH-SY5Y神经元模型上,DHT可以明显抑制Aβ1-42、Aβ25-35诱导的PSD支架蛋白PSD-95、Homer-1表达下调；同时,DHT可以明显促进神经元Akt及ERK1/2的磷酸化激活,进一步激活PI3K/Akt及MAPK/ERK信号通路；此外,P13K抑制剂LY294002及MEK抑制剂U0126可明显抑制DHT的抗Aβ1-42、Aβ25-35突触蛋白下调作用。因此,我们推测,DHT可能通过激活PI3K/Akt及MAPK/ERK信号通路而产生抗Aβ1-42、Aβ25-35诱导的突触PSD结构蛋白PSD-95、Homer-1表达下调的保护作用。3.在形态学观察上,我们通过共聚焦显微镜观察发现,Aβ1-42、Aβ25-35寡聚体可以明显抑制神经元的突触生长与发育,而DHT可以明显抑制Aβ1-42、Aβ25-35诱导的神经元突触PSD结构损伤效应；因此,我们认为,DHT可以通过抑制AAβ1-42、Aβ25-35诱导的突触损伤作用而产生突触保护作用。