【摘 要】
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目的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种由多种复杂致病因素引起的神经退行性疾病。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶/丙磺舒(MPTP/p)诱导的进行性PD小鼠是公认研究PD的经典模型,但其分子调节机制尚不清楚。本研究旨在基于转录组测序平台,系统性研究MPTP/p诱导的进行性PD小鼠模型制备过程中神经退行性变的动态分子变化,拟从转录水平探讨进行性PD模型小鼠中脑黑
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目的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种由多种复杂致病因素引起的神经退行性疾病。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶/丙磺舒(MPTP/p)诱导的进行性PD小鼠是公认研究PD的经典模型,但其分子调节机制尚不清楚。本研究旨在基于转录组测序平台,系统性研究MPTP/p诱导的进行性PD小鼠模型制备过程中神经退行性变的动态分子变化,拟从转录水平探讨进行性PD模型小鼠中脑黑质神经退变过程中的分子调节机制,为探寻潜在的PD药物靶点提供理论依据。方法1、建立MPTP/p诱导的进行性PD小鼠模型。参照先前研究构建MPTP/p进行性PD模型[1],选取12周龄的C57BL/6J小鼠,随机分成模型组和对照组,模型组腹腔注射MPTP(25 mg/kg)和丙磺舒(250mg/kg),对照组腹腔注射生理盐水,每周两次,历时5周,共计注射10次。正常小鼠及腹腔药物注射3次、6次以及10次后,采用嗅觉实验、平衡木实验等,检测小鼠非运动和运动功能变化。同时,通过TH免疫荧光检测多巴胺能神经元变化,评估模型制备情况。2、分离模型组和对照组特定时间点(注射3次、6次、10次后)小鼠以及正常小鼠中脑黑质,提取总RNA,经反转录、扩增,利用BGI-500平台进行组织测序。经数据质控、基因组比对、基因定量、差异表达基因分析,筛选MPTP/p诱导的进行性PD小鼠模型过程中各时间点模型组相比对照组的差异表达基因;基于表达趋势分析,将差异基因按表达趋势进行分类;基于超几何分布检验,对各时间点差异基因进行KEGG pathway和GO功能富集分析;采用基因集富集分析(GSEA)研究“帕金森病”基因集在各时间点富集情况;最后采用qRT-PCR方法来验证RNA-seq数据中基因表达的准确性。结果(1)行为学实验结果表明,MPTP/p诱导的进行性PD模型小鼠随着MPTP/p注射次数的增加,嗅觉和运动功能逐渐下降,在第10次注射后小鼠行为学指标显著下降(p<0.01);(2)TH免疫荧光结果显示,随着MPTP/p注射次数的增加,MPTP/p诱导的进行性PD模型小鼠的TH阳性细胞数量逐渐减少,在第10次注射后TH阳性细胞数量降至最低(p<0.01);(3)各时间点差异基因KEGG Pathway和GO功能富集结果显示,MPTP/p诱导的进行性PD模型小鼠的转录应答可分为三个阶段:“应激反应期”维持微环境的稳态,“神经退变前期”表现出显著的MPTP/p细胞毒性和多巴胺能神经元的逐渐变性,“神经退变期”反映了多巴胺能神经元的显著损伤和凋亡;(4)MPTP/p注射的第3和第6次,神经胶质细胞对多巴胺能神经元具有一定的神经保护作用,但在第10次MPTP/p注射后,胶质细胞在氧化应激引起的PD和组织损伤中起促进作用;(5)本研究还揭示了 MPTP/p诱导的进行性PD模型小鼠中脑黑质在各个阶段都呈现出独特的分子变化模式,MPTP/p第3、6次注射后,神经营养信号通路、ECM-受体相互作用、氧化磷酸化、细胞凋亡和程序性坏死等通路功能增强,可能与PD的发生发展有关。结论通过RNA-seq初步探讨了 MPTP/p诱导的进行性PD模型小鼠的神经退变过程,揭示了模型的分子调控与生物表型之间的规律和网络关系。MPTP/p诱导的进行性PD小鼠的转录应答可能反映三个阶段:应激反应期、神经退变前期和神经退变期,最终导致多巴胺能神经元的丢失。在早期阶段,神经营养相关基因水平升高,这可能从一定程度上解释多巴胺能神经元在这一阶段并未出现显著减少的原因。基因的动态变化涉及神经营养信号通路、ECM-受体相互作用、氧化磷酸化、凋亡、程序性坏死和多巴胺能突触等通路。本研究为理解帕金森病的疾病进程提供了更广泛的转录水平的动态分子变化数据,并为研究疾病潜在的治疗靶点提供了更全面的理论知识。
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