阿尔茨海默病APP/PS1/tau三转基因小鼠神经病理学和认知行为的性别差异研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bleajd
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目的:  阿尔茨海默病(Alzheimer’ s disease, AD)是最常见的痴呆类型,目前全球有超过4500万人遭受AD的困扰。流行病学研究表明,AD患病率存在性别差异,女性高于男性。但是,AD 性别差异在动物的脑内病理学特征,神经炎性反应和认知功能等方面的表现及其分子机制仍不十分清楚。本研究利用免疫组织化学实验, Western blot实验和Morris水迷宫实验,调查研究了不同性别的12月龄三转基因AD(3xTg-AD mice)小鼠的脑病理学特征及认知功能的性别差异,并从神经炎性和信号转导通路方面研究了AD性别差异的可能的机制。  方法:  实验采用 12 月龄的雄性和雌性 APPSwe/PS1M146V/tauP301L 三转 AD (3xTg-AD)小鼠及野生型(wild type, WT)C57BL/6J小鼠,随机分为四组:WT雄性组(WT + Male)、3xTg-AD雄性组(3xTg-AD + Male)、WT雌性组(WT +Female)、3xTg-AD雌性组(3xTg-AD+Female)。用于免疫组化和分子生物学实验的动物为每组6只,用于行为实验的动物为每组10只。所有动物购买自美国Jackson Laboratory,经山西动物研究伦理委员会批准在山西医科大学实验动物中心饲养。饲养环境及温度湿度舒适,自由进食和饮水。  (1)免疫组织化学实验:腹腔注射 25%乌拉坦麻醉,心脏灌注以及前固定,之后将脑组织后固定并脱水,分别至于-80℃冰箱和石蜡包埋进行保存,以供冰冻切片和石蜡切片之需。i) 冰冻切片:脑片厚度为25μm,5%山羊血清封闭,一抗4℃过夜,二抗孵育,DAB显色,梯度酒精脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。每步用PBS清洗3次,每次5分钟。普通显微镜下观察比较各组小鼠海马区Aβ(6E10)斑块的面积,星形胶质细胞(astrocyte,GFAP)和小胶质细胞(microglia,Iba-1)的面积。ii)石蜡切片:脑片厚度为 2μm,二甲苯及梯度酒精脱蜡至水,3%H2O2消除过氧化物酶,高压抗原修复,5%山羊血清封闭,一抗 37℃孵育 1小时,兔二步法试剂盒进行孵育,DAB显色,梯度酒精脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。每步用PBS清洗3次,每次3分钟。普通显微镜下观察比较各组小鼠海马区磷酸化tau蛋白的数量及面积。  (2)Western blot实验:腹腔注射25%乌拉坦麻醉,冰上快速断头取海马,锡箔纸包裹至-80℃冰箱保存。从海马组织提取并测量总蛋白浓度,制备凝胶,加样,电泳,转膜,5%BSA封闭,一抗孵育4℃过夜,二抗孵育,ECL发光液显影曝光。使用AlphaView系统进行分析目标条带(p-PKA, PKA, p-CREB, CREB, p-p38, p38,β-actin, GAPDH)的光密度值。  (3)Morris水迷宫实验: Morris水迷宫实验用于检测动物的空间学习和记忆能力。实验小鼠环境适应7天后,首先对小鼠进行连续5天的定位航行实验。然后在第6天进行空间探索实验,24小时以后进行可视平台实验。分别记录各组小鼠的逃避潜伏期,游泳速度及在目标象限游泳时间。  结果:  (1)海马脑区Aβ免疫阳性斑块:3xTg-AD组与WT组相比,两组小鼠海马脑区均有Aβ免疫阳性斑块沉积,但是3xTg-AD组比WT组Aβ斑块沉积的数量多,面积大(P <0.05);3xTg-AD组内不同性别小鼠之间相比,雌性3xTg-AD小鼠海马脑区Aβ免疫阳性斑块的大小和数量较雄性3xTg-AD小鼠明显增多(P<0.05);  (2)海马脑区神经原纤维缠结:WT组和3xTg-AD组小鼠海马脑区均有神经原纤维缠结形成,但3xTg-AD组比WT组小鼠海马脑区p-tau数量增多,面积增大(P <0.05);雌性3xTg-AD小鼠海马脑区p-tau数量和面积较雄性3xTg-AD小鼠明显增多(P<0.05);  (3)海马脑区神经胶质细胞:WT组和3xTg-AD组小鼠海马脑区均有神经胶质细胞(Iba-1和GFAP)的激活,但3xTg-AD组比WT组小鼠神经胶质细胞激活数量增多,面积增大(P <0.05);雌性3xTg-AD小鼠海马脑区的胶质细胞激活数 量和面积均较雄性3xTg-AD小鼠明显增多(P<0.05);  (4)海马p-PKA, p-CREB和p-p38表达:3xTg-AD组小鼠海马区的p-PKA, p-CREB的表达水平较WT组明显减少(P<0.05),但雌性3xTg-AD小鼠海马脑区p-PKA, p-CREB的表达水平较雄性3xTg-AD小鼠更减少(P<0.05);3xTg-AD组小鼠海马区p-p38的表达水平较WT组明显增多(P <0.05),尤以雌性3xTg-AD小鼠为重(P<0.05)。  (5)Morris水迷宫实验:在第1-5天的定位航行实验中,随着训练天数的增加,四组小鼠寻找水下平台时间明显缩短。从第三天开始,3xTg-AD组小鼠寻找水下平台时间较WT组小鼠明显延长(P<0.05),特别是雌性3xTg-AD小鼠组(P<0.05);在第六天空间探索实验中,3xTg-AD组小鼠目标象限游泳时间百分比明显低于WT组小鼠(P<0.05),雌性3xTg-AD小鼠更为明显。各组小鼠的游泳速度没有统计学差异(P>0.05),可视平台实验中,各组小鼠到达平台时间无统计学差异(P>0.05)。  结论:  (1)与同龄WT小鼠比较,12月龄的3xTg-AD小鼠脑内均出现典型的AD样病理特征,包括Aβ斑块、神经原纤维缠结和神经炎性反应以及认知行为伤害;  (2)在3xTg-AD小鼠中,各种病理学特征,胶质细胞炎性反应和认知功能都表现出程度不等的性别差异,雌性小鼠表现有更突出的 Aβ 沉积、神经原纤维缠结和炎症反应以及认知功能损害;  (3)3xTg-AD小鼠病理特征以及认知功能的性差异可能与PKA-CREB-MAPK信号通路的激活水平差异有关。  以上结果、结论为采用不同性别AD动物进行的病理学特征和认知功能研究提供了重要的参考依据,同时也为雌激素替代疗法的应用提供了一定的实验证据。
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