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目的:
本研究采用慢性低氧动物模型,结合整体行为学(Morris水迷宫)和神经病理学(β-淀粉样蛋白(Aβ42)、p-tau蛋白)指标来探讨慢性低氧及APP/PS1基因与阿尔茨海默病发病的相关性。
方法:
(1)①选用3月龄清洁级APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠24只,随机分成两组:第1组常氧对照组(Transgeniccontrolgroup,TC)(n=12);第2组为低氧组(Transgenichypoxicgroup,TH)(n=12);②选用3月龄清洁级C57BL/6J小鼠24只,随机分成两组:第2组常氧对照组(Wildcontrolgroup,WC)(n=12);第2组为低氧组(Wildhypoxicgroup,WH)(n=12)。
(2)慢性低氧模型的制作:动物在低氧舱中觅食和饮水不受限制,按气体流动方向设置低氧舱进出气孔,由进气孔向密闭低氧舱内充入氮气和氧气,采用数字测氧仪检测低氧舱中氧浓度,调节气体流量和流速。慢性低氧组小鼠置于低氧箱中,O2浓度为8%~12%,CO2浓度低于1%,每天持续8h(9:00~17:00),连续低氧12周;常氧对照组置于相同氧舱中,氧舱中为氧浓度21%的空气,每天持续8h(9:00~17:00),共12周。
(3)观察指标:①模型评估方法:小鼠体重变化和小鼠右心室与左心室重量(RV/(LV+S))比值。②行为学检测方法:采用Morris水迷宫(Morriswatermaze,MWM)实验方法检测小鼠空间参考记忆和空间工作记忆能力。③神经病理学指标:分别采用ELISA实验方法、WestemBlot免疫蛋白印迹(WestemBlot,WB)测定小鼠脑组织皮质、海马、纹状体内Aβ42蛋白、p-tau蛋白的表达,用免疫组化方法测定小鼠脑组织皮质、海马、纹状体内Aβ42蛋白、p-tau蛋白的表达。
结果:
(1)模型评估结果:①对照组小鼠体重较前增加;TH、WH组较低氧前体重均明显减轻,与对照组相比体重均明显减轻,有统计学意义;TH组与WH组相比未见统计学差异,提示低氧干预模型成立,APP/PS1基因对小鼠体重无明显影响。②低氧组RV/(LV+S)比值较对照小鼠有明显增加,两组相比有统计学差异,APP/PS1基因对小鼠RV/(LV+S)比值的影响无明显统计学差异,提示低氧干预模型成立。
(2)行为学检测结果:①低氧8周、12周较低氧前的定位航行实验的逃避潜伏期显著缩短,提示低氧未对小鼠的定位航行能力有损害作用,反而多次训练可提高定位航行能力;②空间搜索实验的穿越平台次数:低氧12周后小鼠较低氧8周、低氧前有明显减少,两两相比有统计学差异,提示低氧组较对照组小鼠空间参考记忆能力(即长时记忆)有明显降低;TH组较WH组有明显降低,TC组较WC组有明显降低,两两相比有统计学差异,提示APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠空间参考记忆能力(即长时记忆)较野生型小鼠有明显降低。③低氧12周较低氧8周、低氧前的重复获取实验无明显统计学差异。
(3)神经病理学指标结果:①免疫组化实验:Aβ42蛋白、p-tau蛋白表达强度:TH组的表达较TC、WH组增加,TC组的表达较WC组增加,WH组的表达较WC组增加,提示APP/PS1基因、慢性低氧对Aβ42蛋白、p-tau蛋白表达均有增强。②ELISA实验(Aβ42蛋白):同组小鼠脑组织不同部位有统计学差异,TC组、TH组、WH组Aβ42表达量海马>皮质>纹状体,WC组皮质>海马>纹状体。低氧组各部位Aβ42表达量较正常氧组均有明显增加,两两相比有统计学差异。APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠组Aβ42表达量较野生型小鼠组有明显增加,两组相比有统计学差异。③WB实验(p-tau蛋白):皮质部位,各组小鼠p-tau蛋白无明显统计学差异;海马部位、纹状体部位,APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠和野生型小鼠的低氧组的p-tau蛋白较正常对照组有明显增加,两两相比均有统计学差异。同组小鼠在不同部位的p-tau蛋白表达情况均有明显统计学差异。
结论:
(1)慢性低氧能够损害小鼠的空间学习记忆能力,低氧时间越久,这种损害程度越强;APP/PS1基因对小鼠长时记忆有损害,而对短时记忆无损害。
(2)慢性低氧12周能使APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠及野生型小鼠海马内Aβ42、p-tau表达增加,APP/PS1双转基因阿尔茨海默病小鼠较野生型小鼠Aβ42、p-tau表达明显增加,提示慢性低氧能够促进小鼠脑组织老年斑的形成,并且APP/PS1基因与慢性低氧是协同作用。