摘要目的:阿尔兹海默症(Alzheimer’sdisease,AD)主要表现为记忆和认知功能障碍,其发病机制尚不完全清楚,目前仍没有有效的治疗手段。近年来许多研究发现,亮氨酸重复蛋白和含免疫球蛋白样结构域的nogo受体相互作用蛋白1(Leucine-richrepeatandimmunoglobulin-likedomain-containingnogoreceptor-interactingprotein1,LINGO-1)是一种神经生长抑制因子,能够对轴突再生、少突胶质细胞分化或髓鞘形成过程产生影响,在多种AD模型小鼠和AD患者中均呈现显著高表达的情况,然而LINGO-1在AD发病中的作用仍有待研究。本课题以海马为例,研究APP/PS1转基因AD小鼠海马内LINGO-1的表达情况以及海马内LINGO-1对APP/PS1小鼠海马依赖的空间学习和记忆能力以及海马内少突胶质细胞的影响,并以LINGO-1为干预靶点,探讨通过外周给予抗LINGO-1抗体干扰海马内LINGO-1能否改善APP/PS1小鼠海马依赖的空间学习和记忆能力以及海马少突胶质细胞的异常,并进一步研究体外给予抗LINGO-1抗体对原代少突胶质细胞的作用及机制。本研究旨在探讨LINGO-1在AD发病及治疗中的作用,以期为阿尔茨海默症提供科学客观的研究基础,并为阿尔茨海默症的防治提供潜在的靶点。<br> 方法:1.探讨海马LINGO-1对APP/PS1转基因AD小鼠海马依赖的空间学习和记忆能力的影响:通过脑立体定位注射腺相关病毒分别干扰正常野生型小鼠和APP/PS1小鼠海马LINGO-1基因的表达,运用qRT-PCR、Westernblot和ELISA验证海马内LINGO-1干扰效果,并运用Morris水迷宫评价小鼠的空间学习和记忆能力。<br> 2.探讨海马LINGO-1对APP/PS1转基因AD小鼠海马内少突胶质细胞的影响:<br> (1)通过转录组测序分析正常野生型小鼠和APP/PS1小鼠海马内少突胶质细胞发生以及髓鞘形成相关基因变化情况,以及这些基因与LINGO-1及其下游信号分子基因改变的相关性。<br> (2)通过Morris水迷宫检测正常野生型小鼠和APP/PS1小鼠空间学习和记忆能力,运用Westernblot检测海马内LINGO-1的蛋白水平,运用体视学三维定量方法计数海马内少突胶质细胞的数量,并分析海马LINGO-1的蛋白水平和少突胶质细胞改变与空间学习和记忆能力改变的相关性。<br> (3)通过脑立体定位注射腺相关病毒分别沉默正常野生型小鼠和APP/PS1小鼠海马LINGO-1基因的表达,运用qRT-PCR和Westernblot检测海马内LINGO-1及其信号通路分子RAS同源基因家族成员A(RashomologfamilymemberA,RhoA)、Rho相关蛋白激酶K(Rho-associatedproteinkinase,ROCK)和糖原合成酶激酶3β(Glycogensynthasekinase-3β,GSK3β)的表达情况以及海马内少突胶质细胞分化成熟标志物少突胶质细胞转录因子-2(Oligodendrocytetranscriptionfactor2,Olig2)、血小板源生长因子受体α(Platelet-derivedgrowthfactorreceptorα,PDGFR-α)和2'',3’-环核苷酸3''-磷酸二酯酶(2'',3’-cyclicnucleotide3''-phosphodiesterase,CNPase)的表达情况。<br> 3.探讨抗LINGO-1抗体干预对APP/PS1转基因AD小鼠的治疗作用及作用机制:<br> (1)通过腹腔注射给予APP/PS1小鼠抗LINGO-1抗体干预,运用Morris水迷宫评价小鼠的空间学习和记忆能力;运用免疫组化、免疫荧光染色以及体视学方法检测小鼠海马内LINGO-1+细胞密度、β-淀粉样蛋白(Amyloid-beta,Aβ)斑块沉积、各亚区体积变化情况、各亚区少突胶质细胞的增殖分化成熟标志物PDGFR-α、Olig2和CNPase阳性细胞数量以及髓鞘标志物髓鞘碱性蛋白(Myelinbasicprotein,MBP)的纤维面积。<br> (2)体外原代培养小鼠少突胶质细胞,通过给予外源性Aβ模拟AD体外细胞模型,并给予抗LINGO-1抗体干预,运用免疫荧光检测原代细胞中新生的PDGFR-α+细胞和Olig2+/CNPase+细胞的数量。然后通过激活剂和抑制剂分别对Wnt信号通路进行干扰,并给予抗LINGO-1抗体干预,运用Westernblot检测激活或抑制Wnt后抗LINGO-1抗体对Wnt/β-catenin信号通路变化的影响,同时运用免疫荧光观察激活或抑制Wnt后抗LINGO-1抗体对新生的PDGFR-α+细胞增殖情况。<br> 结果:1.海马LINGO-1对APP/PS1转基因AD小鼠空间学习和记忆能力的影响:<br> (1)海马立体定位注射过表达LINGO-1的腺相关病毒能够有效上调海马内LINGO-1的表达,而海马内LINGO-1过表达的正常野生型小鼠出现了空间学习和记忆能力损伤的情况。<br> (2)海马立体定位注射沉默LINGO-1的腺相关病毒能够有效下调海马内LINGO-1的表达,而海马内LINGO-1的下调能够提高APP/PS1转基因AD小鼠的空间学习和记忆能力。<br> 2.海马LINGO-1对APP/PS1转基因AD小鼠海马内少突胶质细胞的影响:<br> (1)转录组测序分析显示正常野生型小鼠与APP/PS1转基因AD小鼠海马内LINGO-1及其下游信号分子(RhoA、ROCK1和ROCK2)和大量少突胶质细胞分化和形成髓鞘相关的基因都存在差异性表达,且LINGO-1及其下游信号分子基因与大部分少突胶质细胞分化和形成髓鞘相关的基因之间存在显著相关性。<br> (2)APP/PS1转基因AD小鼠表现出空间学习和记忆能力障碍的同时,其海马内LINGO-1呈现高表达,且与水迷宫表现呈显著负相关,而海马内CNPase+细胞总数减少,且与水迷宫表现呈显著正相关。<br> (3)APP/PS1小鼠海马中RhoA、ROCK2、GSK3β基因表达水平和蛋白含量较正常野生型小鼠显著升高,在沉默海马内LINGO-1后,APP/PS1小鼠海马中RhoA、ROCK2、GSK3β基因表达水平和蛋白含量显著降低。此外,APP/PS1小鼠海马中Olig2和PDGFR-α基因表达水平和蛋白含量显著高于正常野生型小鼠,而CNPase基因表达水平和蛋白含量显著低于正常野生型小鼠,沉默海马内LINGO-1后,APP/PS1小鼠海马中Olig2和PDGFR-α基因表达水平和蛋白含量显著性降低,而CNPase基因表达水平和蛋白含量显著性升高。<br> 3.抗LINGO-1抗体干预对APP/PS1转基因AD小鼠的治疗作用及作用机制:<br> (1)腹腔注射抗LINGO-1抗体能够显著改善APP/PS1小鼠空间学习和记忆功能障碍,降低海马内LINGO-1+细胞密度,减少海马内Aβ斑块沉积,延缓海马萎缩,缓解成熟少突胶质细胞标志物CNPase+细胞的丢失及髓鞘标志物MBP纤维面积的减少,逆转少突胶质细胞系和少突胶质前体细胞(Oligodendrocyteprecursorcell,OPC)标志物Olig2+和PDGFR-α+细胞的异常改变。<br> (2)抗LINGO-1抗体能够促进原代培养的OPC的增殖和分化成熟,减轻Aβ对OPC的损伤。给予抗LINGO-1抗体干预或激活Wnt后,GSK3β表达显著降低,β-catenin表达显著增加,并能够促进原代OPC细胞增殖;抑制Wnt后,GSK3β表达显著增高,β-catenin表达显著降低,且原代OPC增殖受到显著抑制,而抑制Wnt后给予抗LINGO-1抗体能够逆转Wnt信号同时改善OPC增殖抑制的情况。<br> 结论:1.海马LINGO-1过表达可能导致海马依赖的空间学习和记忆能力损伤,而抑制海马内LINGO-1的异常高表达能够逆转AD小鼠海马依赖的空间学习和记忆功能的损伤,提示海马LINGO-1介导了AD小鼠海马依赖的空间学习和记忆能力的损伤。<br> 2.海马LINGO-1和海马内少突胶质细胞的改变都在APP/PS1小鼠空间学习和记忆能力中扮演着重要角色,而LINGO-1及其下游信号通路RhoA/ROCK2不仅通过GSK3β负性调节APP/PS1小鼠海马少突胶质细胞的分化成熟,而且还参与了少突胶质细胞增殖分化成熟相关基因的调控,进而导致海马内少突胶质细胞的异常改变。<br> 3.以LINGO-1为干预靶点,外周给予抗LINGO-1抗体能够有效修复APP/PS1小鼠的空间学习和记忆损伤,促进其海马内少突胶质细胞的增殖分化成熟,该作用的机制可能是抗LINGO-1抗体在抑制LINGO-1后进一步激活了Wnt/β-catenin信号通路,进而促进少突胶质细胞增殖分化成熟。
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