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目的:(1)研究NLRP3炎症小体在自然衰老大鼠认知功能衰退中的作用。(2)从NLRP3炎症小体途径探讨竹节参总皂苷(Saponins from Panax japonicus,SPJ)对自然衰老大鼠认知功能衰退改善的作用机制方法:实验一:分别取不同年龄阶段的SD雄性大鼠,即青年组(Adult,6M)、中年组(Middle,12M)、老年组(Aged,24M),每组12只,采用旷场、新物体认知和Morris水迷宫方法检测各组大鼠认知功能的变化,场电位记录法检测各组大鼠海马CA1区突触传递长时程增强(Long-term potentiation,LTP)的变化,高尔基染色检测各组大鼠海马树突棘的变化。Western blot法检测各组大鼠NLRP3炎症小体相关蛋白NOD样受体3(NOD-Like receptors 3,NLRP3)、接头蛋白即凋亡相关微粒蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing CARD,ASC)和效应分子半胱氨酸蛋白酶-1(Cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)的表达变化以及突触可塑性相关蛋白N-甲基-D-天门冬氨酸受体亚型2A(N-Methyl-D-Aspartate receptor subunit 2A,NMDAR2A)、N-甲基-D-天门冬氨酸受体亚型2B(N-Methyl-D-Aspartate receptor subunit 2B,NMDAR2B)、α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑受体亚单位1(α-amino-3-hydroxy-5-methy-4-isoxazole proprionic acid receptor subunit 1,GluA1)、α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑受体亚单位2(α-amino-3-hydroxy-5-methy-4-isoxazole proprionic acid receptor subunit 2,GluA2)和学习记忆相关蛋白环磷腺苷效应元件结合蛋白(CAMP-response element binding protein,CREB),钙调蛋白激酶II(Calmodulin-dependent protein kinase II,CAMKII)及其磷酸化表达的变化。实验二:将24月龄SD雄性大鼠随机分为老年对照组(Aged,24M)和NLRP3炎症小体抑制剂组(AC-YVAD-CMK),每组10只。另取10只大鼠作为青年对照组(Adult,6M),侧脑室埋管给药,抑制剂组给予对应的NLRP3炎症小体抑制剂(AC-YVAD-CMK),老年对照组与青年对照组分别给予等量的脑脊液,每天给药一次,连续给药三周。采用旷场、新物体认知和Morris水迷宫方法检测各组大鼠认知功能的变化,场电位记录法检测各组大鼠海马CA1区突触传递长时程增强(LTP)的变化。Western blot法检测各组大鼠NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的表达变化以及突触可塑性相关蛋白GluA1、GluA2和学习记忆相关蛋白CAMKII、CREB及其磷酸化表达的变化。实验三:将18月龄的SD雄性大鼠随机分为3组,即自然衰老组及竹节参总皂苷10mg/kg和30 mg/kg剂量组,每组10只。给药组大鼠从18月龄开始分别灌胃给予10mg/kg和30 mg/kg的竹节参总皂苷,自然衰老组大鼠给予等量的生理盐水,灌胃至24月龄。每周连续灌胃6 d,停药1 d,另取10只6月龄的大鼠作为青年对照组。旷场、新物体认知和Morris水迷宫方法检测各组大鼠认知功能的改变,场电位记录法检测各组大鼠海马CA1区突触传递长时程增强(LTP)的变化。Western blot法检测各组大鼠NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的表达变化以及突触可塑性相关蛋白GluA1、GluA2和学习记忆相关蛋白CAMKII、CREB及其磷酸化表达的变化。结果:实验一:新物体认知和Morris水迷宫实验结果表明,与青年对照组相比,衰老组大鼠认知功能显著降低(P<0.05)。场电位记录结果显示,大鼠海马CA1区LTP损害年龄依赖性升高(P<0.05)。高尔基染色结果表明,随着年龄增长,大鼠海马树突棘密度减少,衰老组较青年组有显著差异(P<0.05)。Western blot结果显示,NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的表达水平年龄依赖性升高,而突触可塑性相关蛋白NMDAR2A、NMDAR2B、GluA1、GluA2和学习记忆相关蛋白p-CAMKII、p-CREB表达年龄依赖性显著降低(P<0.05或P<0.01)。实验二:给与NLRP3炎症小体抑制剂后,结果显示,抑制剂可改善衰老组大鼠的认知功能衰退,减轻衰老组大鼠海马CA1区LTP的受损程度。同时,Western blot结果显示,给与NLRP3炎症小体抑制剂后可降低衰老大鼠NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的蛋白表达水平,升高突触可塑性相关蛋白NMDAR2A、NMDAR2B、GluA1、GluA2和学习记忆相关蛋白p-CAMKII、p-CREB的表达水平(P<0.05或P<0.01)。实验三:给予衰老大鼠竹节参总皂苷干预后,行为学结果表明,竹节参总皂苷可改善衰老大鼠的认知功能衰退。LTP结果也表明,竹节参总皂苷可减轻衰老大鼠海马CA1区LTP的受损程度。Western blot结果显示,竹节参总皂苷可降低衰老大鼠NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC、Caspase-1的表达水平;同时,竹节参总皂苷可增强突触可塑性相关蛋白AMPA受体亚型GluA1和GluA2的膜表达,增强衰老大鼠学习记忆相关蛋白CAMKII、CREB的磷酸化表达水平(P<0.05或P<0.01)。结论:(1)NLRP3炎症小体在自然衰老大鼠认知功能衰退中起重要作用,抑制NLRP3炎症小体激活可改善衰老大鼠认知功能减退。(2)竹节参总皂苷可改善自然衰老大鼠认知功能衰退,其机制可能与其调节NLRP3炎症小体,进而调节AMPA受体(GluA1和GluA2)膜表达,增强学习记忆相关蛋白CAMKII和CREB的磷酸化表达有关。