代谢损伤与胰岛素信号通路在阿尔茨海默病发病中的机制研究

摘要

第一部分阿尔茨海默病的非转基因鼠模型(icv-STZ鼠):与转基因鼠模型(3xTg-AD鼠)的异同点
　　背景：阿尔茨海默病(Alzheimer’sDisease,AD)可以被分为散发性AD和家族性AD。绝大多数AD病例是散发性的,其发病原因非常多元化,包括环境因素,基因和代谢功能等,而家族性AD主要是由于早老素(presenilin,PS)或者是β淀粉样蛋白前体蛋白(amyloid-βprecursorprotein,APP)基因突变所致。目前,使用非常广泛的一个FAD动物模型是3xTg-AD转基因鼠。这种小鼠具有突变的人PS1,APP,tau基因。但是这个领域仍需要建立针对不同AD发病机制的的动物模型。只有这样,各种可能的治疗AD的药物才能在合适的动物模型上进行临床前期研究。
　　方法：经侧脑室注射链脲霉素(streptozocin,STZ),建立SAD小鼠模型(icv-STZ小鼠)。在本研究中,我们比较了icv-STZ小鼠与3xTg-AD小鼠在情感,认知行为学,生化以及免疫组化上的异同点。
　　结果：我们发现,两种模型小鼠都存在探索行为活跃,学习及记忆障碍。两种模型小鼠脑内都存在着神经炎性反应,突触蛋白的改变,胰岛素通路的异常,以及高度磷酸化的tau。但是,在icv-STZ小鼠脑内,神经炎性反应更加明显,而在3xTg-AD小鼠脑内,高度磷酸化的tau尤为显著。
　　结论：这些发现证实了icv-STZ小鼠与3xTg-AD小鼠在行为学和神经病理上的异同点。将为AD药物的研发在选择动物模型上提供指导。
　　第二部分散发性(icv-STZ小鼠)与家族性(3xTg-AD小鼠)阿尔茨海默病小鼠模型脑内AD相关基因的比较
　　研究背景：阿尔茨海默病(Alzheimer’sDisease,AD)可以被分为散发性AD(SporadicAD,SAD)以及家族性AD(FamilialAD,FAD)。绝大多数的AD病例都是散发性的,其发病原因可能是多病因的,包括环境,基因和代谢因素。而FAD主要是由于早老素(Presenilin,PS)和β淀粉样前体蛋白(amyloid-βprecursorprotein,APP)基因的突变所致。目前,使用非常广泛的一个FAD动物模型是3xTg-AD转基因鼠。这种小鼠具有突变的人PS1,APP,tau基因。而另外还有一种非转基因动物模型,即经侧脑室给予注射链脲霉素(streptozocin,STZ),建立的模型(icv-STZ小鼠)具有SAD的很多特征,得到了越来越多的关注。尽管这两种模型目前都得到了广泛的关注和应用,其在基因表达上的异同点,仍未有研究。
　　方法：我们通过定量PCR比较了icv-STZ小鼠与3xTg-AD小鼠在海马以及皮层的84个AD相关基因的表达情况。这些基因涉及APP的处理,tau/细胞骨架蛋白,突触功能,凋亡以,自噬,AD相关激酶,糖代谢,胰岛素通路以及mTOR通路。
　　结果：我们发现,在以上所列的范围内,两种模型各有大约有20来个基因的表达发生了改变。很多基因的改变与已经被报道的在AD大脑内的改变一致。海马绝大多数有变化的基因为下调,这两种小鼠模型皮层的基因表达改变差异性更大,在3xTg-AD小鼠内,与突触相关的基因改变较多,而在icv-STZ小鼠内,与胰岛素通路以及糖代谢相关的基因下调更明显。
　　结论：我们的研究证实了icv-STZ小鼠与3xTg-AD小鼠在AD相关基因表达上的异同点,并提供了非常详细的资料。此项研究也为将来基于此两种小鼠模型而进行的AD药物研究提供参考与指导。
　　第三部分经侧脑室注射链脲霉素进一步加重了3xTg-AD小鼠的认知功能障碍以及其他脑功能异常
　　目的：研究代谢异常在AD疾病发生发展中的作用
　　方法：我们将链脲霉素(streptozocin,STZ)(一种经腹腔注射可以诱导动物糖尿病的药物)注射到6个月龄的3xTg-AD小鼠侧脑室,3-6周后,研究其认知功能改变,tau的磷酸化,Aβ的聚集以及其他相关的生化改变。
　　结果：我们发现,STZ加重了3xTg-AD小鼠的短时记忆以及长时空间记忆障碍。我们还发现,STZ注射后,3xTg-AD小鼠的海马tau磷酸化水平进一步增高,脑内胰岛素通路异常,突触蛋白水平降低,以及β淀粉样蛋白水平改变。我们还通过定量PCR检测与AD相关的84个基因的表达情况,这些基因涉及APP的处理,tau/细胞骨架蛋白,突触功能,凋亡以,自噬,AD相关激酶,糖代谢,胰岛素通路以及mTOR通路。其中有20个基因的表达水平发生了变化。
　　结论：这些结果提示了STZ可以损害3xTg-AD小鼠脑内的代谢以及其他细胞信号通路,证实了代谢损伤在AD疾病中的作用。
　　第四部分经鼻吸入胰岛素减轻了propofol麻醉3xTg-AD小鼠引起的tau高度磷酸化
　　目的：探索经鼻吸入胰岛素对propofol导致的3xTg-AD小鼠tau高度磷酸化的影响。
　　方法：我们通过给予3xTg-AD经鼻吸入(intranasaldelivery,IND)胰岛素7天,于第七天IND结束后30分钟,给予propofol注射麻醉,麻醉后通过免疫蛋白印迹检测tau的磷酸化水平,相关激酶磷酸酶的激活,以及胰岛素信号通路的改变。
　　结果：我们发现,propofol麻醉后30分钟,引起了tau在Thr181,Ser199,Thr205,Thr212,Thr231,Ser262/356,Ser396/404,Ser409位点的高度磷酸化,2小时候仍然存在。胰岛素IND增强了胰岛素信号通路各分子的表达与活性,降低了tau在Thr212,Ser262/356,Ser396/404,Ser409位点的磷酸化。同时胰岛素IND抑制了某些激酶的表达与激活,以及促进了PP2A的表达与激活。
　　结论：我们的发现为术后认知功能障碍提供了可能的预防治疗途径。

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研究背景

参考文献

中文摘要

英文摘要

第一部分阿尔茨海默病的非转基因鼠模型（ icv-STZ 鼠）：与转基因鼠模型（3xTg-AD鼠）比较的异同点

研究背景

材料与方法

实验结果

讨论

参考文献

第二部分散发性(icv-STZ小鼠)与家族性(3xTg-AD小鼠)阿尔茨海默病小鼠模型脑内相关基因的比较

材料与方法

实验结果

讨论

参考文献

第三部分经侧脑室注射链脲霉素进一步加重了3xTg-AD小鼠的认知功能障碍以及其他脑功能异常

材料与方法

实验结果

讨论

参考文献

第四部分经鼻吸入胰岛素减轻了麻醉3xTg-AD小鼠引起的tau高度磷酸化

材料与方法

实验结果

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参考文献

小结

综述

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