AD少突胶质细胞改变及抗精神病药物对其作用的研究

来源 :重庆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzn_arm
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第一部分APP/PS1转基因AD小鼠海马内少突胶质细胞的改变目的:定量研究APP/PS1转基因AD小鼠海马内少突胶质细胞(OLG)的改变,检测海马内髓鞘形成蛋白、OLG发育相关蛋白以及机制相关蛋白(Lingo1、MAG、MOG、GSK-3β、p-ser9-GSK3β)的表达情况,为后续的研究提供依据,为今后寻找延缓AD的手段提供有效的靶点。方法:随机选取10月龄雄性APP/PS1转基因AD小鼠(AD组)和10月龄雄性同窝生野生型小鼠(WT组)各13只。运用Morris水迷宫测试来评估各组小鼠的空间学习和记忆能力。记录逃避潜伏期作为空间学习记忆能力的评估指标,记录穿台次数和目标象限游泳时间百分比作为空间记忆能力的评估指标。运用免疫组织化学技术及无偏体视学方法定量研究各组小鼠海马CA1、CA2-3和齿状回(DG)内少突胶质细胞系(Olig2+细胞)和成熟OLG(CNPase+细胞)数量的变化。对各组小鼠海马内OLG的总数与其空间学习记忆能力进行相关性分析。运用蛋白质印迹法(Western Blot)检测OLG发育相关蛋白(CNPase、MBP、NG2)以及机制相关蛋白(Lingo1、MAG、MOG、GSK-3β、p-ser9-GSK3β)的蛋白水平。运用免疫组织化学技术定性研究各组小鼠海马内老年斑的含量,运用酶联免疫吸附测定(ELISA)定量可溶性Aβ的水平。运用免疫荧光结合激光共聚焦技术计数各组小鼠海马CA1、CA2-3和DG内表达衰老蛋白P16的少突胶质细胞系(P16+/Olig2+细胞)的比例。结果:1.Morris水迷宫测试结果显示AD组小鼠逃避潜伏期显著性长于WT组小鼠(P<0.05),穿台次数显著性少于WT组小鼠(P<0.05),AD组小鼠的目标象限游泳时间百分比与WT组小鼠相比没有显著性差异(P>0.05)。AD组小鼠海马CA1、CA2-3和DG内Olig2+细胞总数均较WT组小鼠显著性增加(P<0.05),且与逃避潜伏期呈正相关,与穿台次数呈负相关;AD组小鼠海马各区CNPase+细胞总数均较WT组小鼠显著性减少(P<0.05),且与逃避潜伏期呈负相关。2.Western Blot结果显示AD组小鼠海马内OLG发育相关蛋白MBP(21k Da)、CNPase的蛋白水平显著性低于WT组小鼠(P<0.05)。WT组小鼠和AD组小鼠海马内MBP(17k Da)、NG2的蛋白水平没有显著性差异(P>0.05)。AD组小鼠海马内OLG机制相关蛋白Lingo1的蛋白水平显著性高于WT组小鼠(P<0.05)。WT组小鼠和AD组小鼠海马内MAG、MOG的蛋白水平没有显著性差异(P>0.05)。与WT组小鼠相比,AD组小鼠海马内GSK-3β的蛋白水平显著性增高(P<0.05)、p-ser9-GSK3β的蛋白水平显著性降低(P<0.05)。3.Aβ老年斑定性观察结果显示在WT组小鼠的海马中未发现淀粉样蛋白斑块,在AD组小鼠的海马中观察到许多大的淀粉样蛋白斑块。ELISA结果显示AD组小鼠海马中Aβ40、Aβ42淀粉样蛋白的浓度显著性高于WT组小鼠(P<0.05,P<0.05)。免疫荧光定性结果显示AD组小鼠海马各区(CA1、CA2-3和DG)内的P16+/Olig2+细胞分布较WT组小鼠密集,定量结果显示AD组小鼠海马CA2-3区和DG区内P16+/Olig2+细胞比例显著性大于WT组小鼠(P<0.05,P<0.05),WT组小鼠和AD组小鼠海马CA1区P16+/Olig2+细胞比例没有显著性差异(P>0.05)。结论:1.10月龄APP/PS1转基因AD小鼠存在空间学习和记忆能力损害。2.AD小鼠海马内少突胶质细胞系(Olig2+细胞)数量增加,成熟OLG(CNPase+细胞)数量减少,提示AD小鼠海马内OLG的增殖、分化或成熟过程可能存在异常,且可能存在成熟OLG的损伤。3.AD小鼠海马内OLG的数量改变与其空间学习和记忆能力相关,且可能是空间学习记忆能力障碍的重要原因之一。4.AD小鼠海马内OLG成熟相关蛋白MBP、CNPase的蛋白水平减少,而增殖相关蛋白NG2没有显著性改变,提示AD小鼠海马内OLG主要存在成熟障碍。在AD小鼠海马内髓鞘抑制因子MAG和MOG的蛋白表达量没有显著性改变,但是Lingo1却存在高表达,提示Lingo1的高表达可能是AD小鼠海马内OLG成熟障碍的原因之一。GSK-3β的表达水平增高以及活性增强,进一步提示高表达的Lingo1可能导致下游GSK-3β的高表达和高活性,进而对OLG的成熟产生抑制作用。5.AD小鼠海马内表达P16的少突胶质细胞系增多,提示AD小鼠海马内OLG存在过多衰老表型,这可能是OLG无法正常成熟的重要原因之一。6.AD小鼠海马内存在Aβ老年斑的大量沉积以及可溶性Aβ水平大量增加,提示Aβ可能是导致OLG损伤的重要原因。成熟OLG的损伤及OLG的发育异常可能是AD海马内OLG/髓鞘改变的启动因子,同时也是AD认知功能改变的重要结构之一。第二部分AD少突胶质细胞改变的体外研究目的:体外探讨OLG是否在AD的超早期就已经存在改变,以及Aβ对AD少突胶质细胞的影响。方法:APP/PS1转基因或C57小鼠新生乳鼠取脑后进行体外原代少突胶质前体细胞(OPCs)培养,以及小鼠来源OPC细胞株(MOPC)的传代培养。APP/PS1转基因AD小鼠新生乳鼠原代OPCs纯化培养,经鼠尾基因型鉴定后,分为APP/PS1(-)组和APP/PS1(+)组,运用流式细胞术(FCM)检测各组原代OPCs的细胞周期与细胞凋亡变化情况,再通过Western Blot检测各组原代OPCs中OLG发育相关蛋白(CNPase、Olig2、NG2)以及机制相关蛋白(MAG、MOG、GSK-3β、p-ser9-GSK3β、P16、P21)的蛋白水平。传代培养的MOPC分为三组:Control组、0.5μM Aβ组、1μM Aβ组,运用FCM检测各组MOPC的细胞周期与细胞凋亡变化情况,然后运用real time RT-PCR检测Control组和0.5μM Aβ组MOPC中OLG发育相关蛋白NG2的m RNA水平,再通过Western Blot检测Control组和0.5μM Aβ组MOPC中OLG发育相关蛋白(NG2、PDGFRα)以及机制相关蛋白(MAG、MOG、P16、P21)的蛋白水平。纯化后的C57小鼠原代OPCs分为三组:C57+Control组、C57+0.5μM Aβ组、C57+1μM Aβ组,运用FCM检测各组原代OPCs的细胞周期与细胞凋亡变化情况。结果:1.APP/PS1转基因AD小鼠脑内原代OPCs的改变。FCM结果显示:与APP/PS1(-)组相比,APP/PS1(+)组小鼠脑内原代OPCs的G1期细胞比例显著性降低(P<0.05)、S期显著性增高(P<0.05)、G2/M期无显著性差异(P>0.05),总细胞凋亡率显著性降低(P<0.05)、活细胞比例显著性增高(P<0.05)。Western Blot结果显示:APP/PS1(+)组小鼠脑内原代OPCs中发育相关蛋白CNPase的蛋白水平显著性低于APP/PS1(-)组(P<0.05),Olig2和NG2的蛋白水平显著性高于APP/PS1(-)组(P<0.05,P<0.05)。APP/PS1(+)组小鼠脑内原代OPCs中机制相关蛋白MAG的蛋白水平显著性高于APP/PS1(-)组(P<0.05),MOG的蛋白水平与APP/PS1(-)组相比无显著性差异(P>0.05)。与APP/PS1(-)组相比,APP/PS1(+)组GSK-3β的蛋白水平显著性增高(P<0.05)、p-ser9-GSK3β的蛋白水平显著性降低(P<0.05)。APP/PS1(+)组衰老蛋白P16的蛋白水平显著性高于APP/PS1(-)组(P<0.05),APP/PS1(-)组和APP/PS1(+)组P21的蛋白水平无显著性差异(P>0.05)。2.Aβ对MOPC细胞株的影响。FCM结果显示:与Control组相比,0.5μM Aβ组MOPC的G1期细胞比例显著性减少(P<0.05)、S和G2/M期显著性增多(P<0.05,P<0.05),1μM Aβ组MOPC的G1期细胞比例显著性减少(P<0.05)、S和G2/M期无显著性差异(P>0.05,P>0.05)。与Control组相比,0.5μM Aβ组MOPC的晚期和总细胞凋亡率显著性增高(P<0.05,P<0.05)、早期凋亡率无显著性差异(P>0.05),1μM Aβ组MOPC的早期、晚期和总细胞凋亡率均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05)。real time RT-PCR结果显示:0.5μM Aβ组MOPC中NG2的m RNA水平显著性低于Control组(P<0.05)。Western Blot结果显示:与Control组相比,0.5μM Aβ组MOPC中NG2的蛋白水平显著性增高(P<0.05),PDGFRα的蛋白水平无显著性差异(P>0.05)。Control组和0.5μM Aβ组MOPC中MAG、MOG、P16和P21的蛋白水平无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05,P>0.05)。3.Aβ对C57小鼠脑内原代OPCs的影响。FCM结果显示:与C57+Control组相比,C57+0.5μM Aβ组小鼠脑内原代OPCs的G1、S和G2/M期细胞比例均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05),C57+1μM Aβ组的G1期细胞比例显著性减少(P<0.05)、S期显著性增多(P<0.05)、G2/M期无显著性差异(P>0.05)。与C57+Control组相比,C57+0.5μM Aβ组小鼠脑内原代OPCs的早期、晚期和总细胞凋亡率均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05),C57+1μM Aβ组的早期、晚期和总细胞凋亡率也均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05)。结论:1.APP/PS1转基因AD小鼠脑内原代OPCs的增殖增加、凋亡减少,提示OPCs的异常增殖和凋亡减少可能是AD小鼠少突胶质细胞系异常增加的原因之一。AD小鼠脑内原代OPCs表达少突胶质细胞成熟标记物CNPase减少,然而少突胶质细胞增殖相关蛋白Olig2和NG2的蛋白水平增高,提示AD小鼠脑内原代OPCs可能存在异常增殖和分化成熟障碍。AD小鼠脑内原代OPCs的MAG表达增多,且GSK-3β表达水平增高以及活性增强,提示AD小鼠脑内原代OPCs的成熟可能受到抑制。AD小鼠脑内原代OPCs表达P16增加,与体内结果一致。2.低浓度的Aβ1-42导致MOPC过度增殖、凋亡增加,而高浓度的Aβ1-42对MOPC的增殖和凋亡没有显著影响,提示不同浓度的Aβ对MOPC的影响不同,而低浓度的Aβ对MOPC的损伤更强,在引起MOPC过度激活、增殖增多的同时,也会对MOPC造成损伤。低浓度的Aβ1-42干预后MOPC中PDGFRα蛋白含量无差异,NG2蛋白含量增加且其m RNA水平反应性降低,提示MOPC增殖可能增加。低浓度的Aβ1-42并不影响MOPC表达MAG、MOG、P16和P21。3.低浓度的Aβ1-42对C57小鼠原代OPCs的增殖和凋亡没有显著影响,而高浓度的Aβ1-42导致C57小鼠原代OPCs过度增殖,提示不同浓度的Aβ对原代OPCs的影响不同,而高浓度的Aβ对原代OPCs的损伤更强,同时也表明与原代OPCs相比MOPC对Aβ的损伤作用更敏感。高浓度的Aβ1-42对C57小鼠原代OPCs的凋亡没有影响,提示Aβ对正常小鼠原代OPCs的影响主要是过度激活,而非引起细胞凋亡。第三部分抗精神病药物对AD少突胶质细胞作用的初步探讨目的:在体外初步探讨抗精神病药物(氟西汀和喹硫平)对AD少突胶质细胞的作用,为寻找预防及治疗AD的可能药物提供有效的体外科学依据。方法:MOPC传代培养,待细胞汇合至50%左右,给予两种浓度的Aβ1-42(0.5μmol/L、1μmol/L)作用24 h后,再对每组细胞分别进行氟西汀(FLX,5μmol/L)和喹硫平(QUE,0.5μmol/L)药物干预,共分为九组:Control组、0.5μM Aβ组、1μM Aβ组、MOPC+FLX组、MOPC+0.5μM Aβ+FLX组、MOPC+1μM Aβ+FLX组、MOPC+QUE组、MOPC+0.5μM Aβ+QUE组、MOPC+1μM Aβ+QUE组,24 h后收集各组细胞,通过FCM检测各组MOPC的细胞周期与细胞凋亡变化情况。C57小鼠原代OPCs培养,待细胞汇合至50%左右,给予1μmol/L Aβ1-42作用24 h后,再对每组细胞分别进行FLX(5μmol/L)和QUE(0.5μmol/L)药物干预,共分为六组:C57+Control组、C57+1μM Aβ组、C57+FLX组、C57+1μM Aβ+FLX组、C57+QUE组、C57+1μM Aβ+QUE组,24 h后收集各组细胞,通过FCM检测各组原代OPCs的细胞周期变化情况。结果:1.与Control组相比,MOPC+FLX组MOPC的G1期细胞比例显著性增多(P<0.05)、S和G2/M期显著性减少(P<0.05,P<0.05),早期、晚期和总细胞凋亡率均显著性降低(P<0.05,P<0.05,P<0.05)。与0.5μM Aβ组相比,MOPC+0.5μM Aβ+FLX组MOPC的G1期细胞比例显著性增多(P<0.05)、S期显著性减少(P<0.05),G2/M期无显著性差异(P>0.05),早期、晚期和总细胞凋亡率均显著性降低(P<0.05,P<0.05,P<0.05)。与1μM Aβ组相比,MOPC+1μM Aβ+FLX组MOPC的G1、S和G2/M期细胞比例均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05),早期凋亡率显著性增高(P<0.05),而晚期和总细胞凋亡率均无显著性差异(P>0.05,P>0.05)。2.与C57+Control组相比,C57+FLX组小鼠脑内原代OPCs的G1期细胞比例显著性增多(P<0.05)、G2/M期显著性减少(P<0.05)、S期无显著性差异(P>0.05)。与C57+1μM Aβ组相比,C57+1μM Aβ+FLX组原代OPCs的S期细胞比例显著性减少(P<0.05)、G1和G2/M期无显著性差异(P>0.05,P>0.05)。3.与Control组相比,MOPC+QUE组MOPC的G1和S期细胞比例无显著性差异(P>0.05,P>0.05)、G2/M期显著性增多(P<0.05),早期凋亡率显著性增高(P<0.05)、晚期凋亡率显著性降低(P<0.05)、总细胞凋亡率无显著性差异(P>0.05)。与0.5μM Aβ组相比,MOPC+0.5μM Aβ+QUE组MOPC的G1期细胞比例显著性增多(P<0.05)、S期显著性减少(P<0.05)、G2/M期无显著性差异(P>0.05),早期凋亡率显著性增高(P<0.05)、晚期和总细胞凋亡率均显著性降低(P<0.05,P<0.05)。与1μM Aβ组相比,MOPC+1μM Aβ+QUE组MOPC的S期细胞比例显著性减少(P<0.05)、G1和G2/M期无显著性差异(P>0.05,P>0.05),早期凋亡率显著性增高(P<0.05)、晚期和总细胞凋亡率均显著性降低(P<0.05,P<0.05)。4.与C57+Control组相比,C57+QUE组小鼠脑内原代OPCs的G1、S和G2/M期细胞比例均无显著性差异(P>0.05,P>0.05,P>0.05)。与C57+1μM Aβ组相比,C57+1μM Aβ+QUE组原代OPCs的G1期细胞比例显著性增多(P<0.05)、S期显著性减少(P<0.05)、G2/M期无显著性差异(P>0.05)。结论:FLX和QUE干预后MOPC的增殖减少、凋亡减少,提示FLX和QUE能够减轻Aβ对MOPC的过度刺激,抑制MOPC的增殖,同时也能够在一定程度上减轻Aβ对MOPC的损伤。2.FLX和QUE干预后C57小鼠原代OPCs的增殖减少,提示FLX和QUE能够在一定程度上减轻Aβ对正常小鼠原代OPCs的过度刺激,抑制OPCs的增殖。3.FLX和QUE对AD脑内少突胶质细胞可能具有保护作用。
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