姜黄素通过调节组蛋白乙酰化酶p300对阿尔茨海默病模型大鼠认知功能的影响

摘要

目的和意义
　　随着社会人口老龄化进程的加剧，阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)已成为老年痴呆病中最常见的类型，它是一种以进行性认知障碍和记忆力减退为主要临床特征的中枢神经系统退行性疾病。至今，AD病因不明确，发病机制复杂，尚无有效的治疗方法。以表观遗传学为基础的疗法已成为当前AD治疗的研究热点。姜黄素是组蛋白乙酰化酶p300的特异性抑制剂，在治疗AD的表观遗传学机制方面未见报道。因此，本课题通过构建AD大鼠模型，探讨姜黄素通过调节组蛋白乙酰化酶p300对AD认知功能的影响。
　　材料和方法
　　采用Morris水迷宫筛选出平均逃避潜伏期（average escape latency，AEL）稳定的二级雄性Wistar大鼠45只，随机分为假手术组、A D模型组、姜黄素给药组，每组15只。采用D-半乳糖腹腔注射联合Aβ25-35海马立体定位的方法进行造模。用二甲基亚砜（DMSO）和生理盐水将姜黄素溶解成50mg/ml，姜黄素给药组大鼠以4ml/kg腹腔注射，每天1次；假手术组大鼠和A D模型组大鼠注射等体积的DMSO和生理盐水。治疗28d后，每组随机选取8只大鼠进行Morris水迷宫测试大鼠的认知功能；剩余6只大鼠用lml注射器经枕骨大孔由延髓池抽取脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF），采用酶联免疫吸附实验（ELISA）检测CSF中Aβ1-42和tau蛋白的浓度；已抽取CSF的大鼠立刻断头取脑，采用光学显微镜观察大鼠海马组织结构；采用免疫组织化学观察大鼠海马APP和tau蛋白的表达；采用蛋白免疫印迹法（Western blot，WB）检测组蛋白H3乙酰化的修饰水平；采用ELISA试剂盒检测组蛋白乙酰化酶的活性；采用实时荧光定量 PCR（Real time PCR，RT-PCR）检测p300，APP，BACE1的mRNA水平。
　　实验结果
　　1.姜黄素对AD模型大鼠的认知功能的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型组大鼠的AEL延长（P<0.05，P<0.01）、目标象限停留的时间短（P<0.01）、穿越平台的次数减少（P<0.01）；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠的AEL缩短（P<0.05，P<0.01），目标象限停留的时间长（P<0.01），穿越平台的次数增多（P<0.05）。
　　2.姜黄素对AD模型大鼠海马组织结构的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型组大鼠海马CA3和DG区神经元细胞部分固缩、深染，血管间隙增宽，细胞水肿明显；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠海马CA3和DG区神经元细胞固缩、深染少，血管间隙窄，细胞水肿减轻。
　　3.姜黄素对AD模型大鼠海马神经元APP和tau蛋白的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型组大鼠海马 CA3区神经元细胞 APP和tau蛋白的平均光密度值升高（p<0.01）；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠的CA3区神经元细胞APP和tau蛋白的平均光密度值降低（p<0.01，p<0.05）。
　　4.姜黄素对AD模型大鼠脑脊液中Aβ1-42和tau蛋白浓度的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型大鼠脑脊液中 Aβ1-42的浓度明显降低（P<0.01）、tau蛋白的浓度明显升高（P<0.01）；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠的脑脊液中Aβ1-42浓度显著升高（P<0.01）、tau蛋白的浓度显著降低（P<0.01）。
　　5.姜黄素对 AD模型大鼠海马组蛋白乙酰化修饰水平和组蛋白乙酰化酶活性的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型组大鼠海马组蛋白H3高乙酰化，组蛋白乙酰化酶的活性也增强（p<0.01）；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠的海马组蛋白H3低乙酰化，组蛋白乙酰化酶活性减弱（p<0.01）。
　　6.姜黄素对AD模型大鼠海马p300、APP、BACE1的mRNA水平的影响
　　与假手术组大鼠相比，AD模型组大鼠海马p300、APP和BACE1的mRNA水平增高（p<0.01）；与AD模型组大鼠相比，姜黄素给药组大鼠的海马p300、APP和BACE1的mRNA水平降低（p<0.01）。
　　结论
　　姜黄素可能通过抑制 p300组蛋白乙酰化酶的活性使组蛋白乙酰化修饰的水平降低，减少海马组织APP、tau和BACE1蛋白的表达，提高脑脊液中Aβ1-42的浓度和降低tau蛋白的浓度，减轻海马组织结构的损伤，进而改善AD模型大鼠的认知功能障碍。

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英文缩略词表

前言

材料与方法

1 材料

1.1 实验动物

1.2 主要试剂及来源

1.3 主要试剂的配制方法

1.4 主要仪器设备

2 实验方法

2.1 AD模型构建

2.2 姜黄素干预：

2.3 Morris水迷宫检测大鼠认知功能

2.4 大鼠脑脊液中Aβ1-42和tau蛋白浓度的检测

2.5 大鼠海马组织结构观察

2.6 大鼠海马组织APP和tau蛋白的表达

2.7 Western blot检测组蛋白乙酰化修饰水平

2.8 大鼠海马组织HAT活性检测

2.9 荧光实时定量PCR（qPCR）检测p300、APP、BACE1的mRNA水平

2.10 统计学分析

结果

1 姜黄素可改善AD模型大鼠的认知功能障碍

2 姜黄素可减轻AD模型大鼠海马组织结构的损伤

3 姜黄素可减少AD模型大鼠海马APP和tau蛋白的表达

4 姜黄素可增高AD模型大鼠脑脊液中Aβ1-42含量，降低tau蛋白含量

5 姜黄素可降低AD模型大鼠海马组蛋白乙酰化修饰水平

6 姜黄素可降低p300、APP、BACE1的mRNA水平

讨论

结论

参考文献

综述:MicroRNA和阿尔茨海默病

个人简历

致谢