肝脏X受体激活对野生型小鼠和AD小鼠海马放射状胶质细胞的影响及机制研究

摘要

阿尔茨海默氏病(Alzheimer's disease，AD)是一种以记忆减退、认知、语言障碍及人格改变为主要症状的退行性神经系统疾病，其特征性病理学改变是大脑皮层和海马等结构细胞外大量β-淀粉样斑块(β-amyloid peptide，Aβ)沉积、细胞内神经元纤维缠结(neuofibrillary tangle，NFr)，并最终导致皮层和海马等部位神经元的变性和丢失，临床表现为进行性的认知功能障碍。成年后哺乳动物和人类海马齿回颗粒下区(Dentategyrus-subgranularzone，DG-SGZ)存在可分化为新生神经元的神经干细胞，其增殖、存活、迁移和分化的过程称为神经发生。研究显示来源于成年海马的新生神经元可以整合入海马环路并参与学习记忆形成。在成年海马内，神经干细胞的增殖和分化命运是由这些干细胞所处的壁龛(Niche)所决定，Niche是由海马DG-SGZ内与神经干细胞相邻的颗粒细胞、星形胶质细胞及其细胞外基质组成的组织构筑和其分泌的可溶性分子环境所构成。海马DG-SGZ星形胶质细胞保留有神经干细胞的形态特征，并保留有放射状长突起，能够分化为神经元，也是海马内重要的神经干细胞库。海马中保留有胚胎期放射状突起的星形胶质细胞是海马神经发生过程中新生神经元迁移和突起成熟的关键结构。同时海马齿回中的Krüppel样因子9(Krüppel hke-factor9，Klf-9)是海马Niche中维持神经干细胞自我更新和新生神经元后期成熟所必须的关键因子。本实验室前期研究发现，APPswe/PS1△E9双转基因AD小鼠海马神经发生显著下降，BrdU标记增殖的神经干细胞相对于同龄的野生型鼠显著减少。众所周知，AD发生时，海马微环境中发生的最大改变就是进行性的Aβ沉积造成的神经系统紊乱。因此，如何改善海马微环境，调节和促进AD海马神经发生可能是未来治疗AD的有效策略。
　　 肝脏X受体(liver X receptor，LXR)属于核受体超家族中的一类转录因子，分为LXRα和LXRβ两种亚型。LXRα与LXRβ在体内分布有较大差别，其中LXRα主要分布在肝脏等与脂类代谢相关的器官，而LXRβ在全身各组织均有广泛表达，在中枢神经系统分布较为丰富，参与脑内胆固醇的代谢。三磷酸腺苷结合盒亚家族A1和G1(ATP binding cassette transporters A1 and G1，ABCA1和ABCG1)和载脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)是LXR的靶基因，LXR主要通过对上述基因的调控而参与细胞胆固醇的转运。研究发现LXR可通过调节Aβ的生成而影响AD的病理进程，APP/PS1双转基因AD小鼠敲除LXRα或LXRβ可导致Aβ生成显著增加，而给予LXR激动剂TO901317后可显著改善AD小鼠的学习记忆行为，但这一作用与Aβ水平变化无显著相关性。我们前期研究发现，LXR参与调控大脑皮质发育过程中放射状胶质细胞(radial neuroglia cell，RGCs)向星形胶质细胞的转化，LXRβ基因敲除小鼠RGCs长突起断裂并提前转化为星形胶质细胞，从而导致新生神经元不能迁移到靶区。LXR是否通过直接调节AD小鼠海马DG-SGZ区Niche中RGCs的结构和功能而影响新生神经元的迁移和成熟，其机制如何？目前未见报道。
　　 本实验通过LXR激动剂TO901317灌胃，采用免疫组织化学观察3月龄野生型鼠海马DG区星形胶质细胞和放射状胶质细胞形态及数量的变化，RT-PCR检测LXR信号及影响神经发生相关分子表达。通过观察和比较不同月龄APP/PS1双转基因AD小鼠和野生型小鼠海马DG-SGZ区中的RGCs和星形胶质细胞的差异及LXR靶基因和新生神经元成熟相关因子的表达变化，阐明LXR对AD小鼠海马DG-SGZ中放射状胶质细胞转化和对新生神经元成熟的影响及其机制。主要研究结果如下：
　　 1.TO901317对野生型成年小鼠海马LXR受体及相关分子表达的影响
　　 与DMSO对照组相比，TO901317处理使3月龄野生型鼠海马LXRβ表达显著下降，而LXRα表达变化不明显。TO901317处理组海马中ABCA1、ABCG1和apoE表达均有显著上调。另外，与DMSO对照组相比，TO901317处理组海马中Klf-9表达显著升高。
　　 2.TO901317对野生型小鼠海马DG区星形胶质细胞和放射状胶质细胞的作用
　　 与DMSO对照组相比，TO901317处理使3月龄野生型小鼠海马DG区GFAP阳性的星形胶质细胞数量显著减少，GFAP阳性细胞的胞体显著减小，突起数量显著减少，而海马其他区域和其他脑区GFAP阳性细胞数量变化不明显。TO901317处理导致DG-SGZ区GFAP阳性的放射状长突起和BLBP阳性的放射状胶质细胞数量显著增多。
　　 3.TO901317对AD小鼠海马DG区星形胶质细胞和放射状胶质细胞的作用
　　 与同龄的野生型小鼠相比，AD小鼠海马DG-SGZ区GFAP阳性星形胶质细胞显著增生，TO901317处理可以显著降低DG-SGZ区GFAP阳性的星形胶质细胞数量。野生型小鼠TO901317处理后也可显著降低海马DG-SGZ星形胶质细胞增生。6月、9月和13月龄野生型小鼠TO901317激动剂处理后BLBP阳性细胞数量均显著升高。同样，6月、9月和13月龄AD小鼠TO901317激动剂处理后海马齿回BLBP阳性细胞数量显著增加。与同龄的野生型小鼠相比，AD小鼠海马DG区BLBP阳性细胞数显著下降。
　　 4.TO901317对AD小鼠海马LXR靶基因和Klf-9表达的影响
　　 与同龄的野生鼠小鼠相比，6月龄、10月龄、13月龄APP/PS1双转基因AD小鼠海马ABCA1 mRNA水平无明显变化。采用TO901317处理后，6月龄、10月龄、13月龄AD小鼠海马ABCA1 mRNA较DMSO对照组AD小鼠相比显著升高。6月龄、10月龄、13月龄AD小鼠与同龄的野生鼠小鼠相比海马Klf-9 mRNA水平无明显变化。TO901317处理6月龄、10月龄、13月龄AD小鼠海马Klf-9 mRNA表达显著升高。
　　 结论
　　 1.TO901317可显著增加野生型和AD小鼠海马DG-SGZ区域GFAP阳性放射状突起的数量，可显著增加该区BLBP阳性细胞数量，提示LXR通过参与调节海马DG-SGZ的放射状胶质细胞的转化而调控海马神经发生。
　　 2.TO901317可调节AD小鼠海马LXR受体相关靶基因ABCA1，ABCG1，aPOE和Klf-9的表达，提示LXR可能通过该信号通路而参与成年海马神经发生的调节。

目录

文摘

英文文摘

英文缩写一览表

前 言

第一部分 LXR激动剂TO901317对野生成年小鼠海马齿回放射状胶质细胞的转化作用及其机制

前 言

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

参考文献

第二部分 LXR激动剂TO901317对APP/PS1 AD小鼠海马齿回放射状胶质细胞转化的作用及机制

前 言

材料与方法

结 果

讨 论

结 论

参考文献

全文总结

致谢

文献综述 肝脏X受体在阿尔茨海默病中的作用及其机制研究进展

参考文献

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