线粒体分裂融合在铝致大鼠认知功能障碍中的作用

摘要

目的：
　　通过体内实验探讨线粒体分裂融合在铝致大鼠认知功能障碍的作用。
　　方法：
　　180只清洁级健康雄性SD大鼠，采用随机数字表法按体质量随机分为5组，即空白组、溶剂对照组、低、中、高剂量组，每组12只。溶剂对照组、低、中、高剂量组分别予剂量为0.41、0.81、1.62 mg/kg体质量的麦芽酚铝溶液，溶剂对照组予等量生理盐水，空白组不施加任何干预措施，腹腔注射染毒，隔日注射。大鼠分为3批，第一批染毒一个月，第二批染毒二个月，第三批染毒三个月。染毒结束后，采用Morris水迷宫实验测定大鼠空间学习记忆能力，采用石墨炉法测定大鼠海马铝含量，采用透射电镜观察线粒体超微机构，采用化学比色法测定海马组织线粒体酶活性，采用Western-blot检测海马组织CoxⅣ、Drp1、Fis1、Opa1、Mfn1、Mfn2、CaN和S-drp1（s637）蛋白的相对表达水平。
　　结果：
　　1.Morris水迷宫实验检测结果：（1）定位航行实验逃避潜伏期重复测量方差分析各批大鼠训练时间逃避潜伏期在染铝剂量与训练时间上交互作用不存在统计学意义（F1=1.648，P=0.125；F2=0.986，P=0.453；F3=0.763，P=0.664）。三批老鼠通过训练，逃避潜伏期均随训练时间的延长而缩短（F1=182.462，P＜0.001；F2=307.703，P＜0.001；F3=110.248，P＜0.001）。（2）空间探索试验目标象限停留时间空间探索实验大鼠目标象限停留时间染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=4.853，P＜0.001)，随着染毒时间和染毒剂量的增加，大鼠目标象限停留时间均减少（P＜0.05）。（3）空间探索实验穿越平台次数随着染毒剂量和染毒时间的增加，大鼠穿越平台次数减少。大鼠穿越平台次数在染铝剂量与染铝时间的交互作用无统计学意义（F=0.409，P=0.913）。
　　2.石墨炉法测定大鼠海马脑铝含量：对大鼠脑铝水平进行铝暴露时间与剂量的析因方差分析，结果显示各铝暴露时间组间脑铝差异有统计学意义(F=9.009；P<0.05)，后续进行铝暴露时间组两两比较发现与铝暴露1个月组相比，2个月组和3个月组脑铝水平明显上升(P<0.05)。大鼠脑铝结果在铝暴露时间与剂量上并无交互作用(F=1.097；P>0.05)。
　　3.透射电镜线粒体超微结构结果：染铝3个月大鼠高剂量组海马组织线粒体与空白组、溶剂对照组相比多出现肿胀，内棘大部分排列紊乱，有些内部出现空泡化，线粒体棘溶解，线粒体变大变圆随时有破裂的迹象。
　　4.化学比色法测定海马组织线粒体酶活性结果：（1）对三批次各剂量组大鼠海马Na+-K+ATP酶活性表达量析因分析，结果表明 Na+-K+ATP酶活性表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=2.675，P=0.012）。因此随着染毒剂量的增加， Na+-K+ATP酶活性降低（P<0.05），仅中剂量和高剂量组染毒三个月与染毒两个月差别无统计学意义，各组比较差异均具有统计学意义。（2）对三批次各剂量组大鼠海马Ca2+-Mg2+ATP酶活性表达量析因分析，结果表明Ca2+-Mg2+ATP酶活性表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=3.665，P<0.001）。随着染毒剂量的增加， Ca2+-Mg2+ATP酶活性降低（P<0.05）。
　　5. Western-blot检测海马组织CoxⅣ、Drp1、Fis1、Opa1、Mfn1、Mfn2、CaN和S-drp1（s637）蛋白的相对表达水平结果：（1）CoxⅣ对三批次各剂量组大鼠海马CoxⅣ表达量析因分析，结果表明CoxⅣ蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=2.11，P<0.05），随着染毒剂量的增加，蛋白表达量降低（P<0.05）。（2） Drp1对三批次各剂量组大鼠海马Drp1表达量析因分析，结果表明Drp1蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=4.306，P<0.001）。随着染毒剂量的增加，蛋白表达量增加（P<0.05）。（3） Fis1对三批次各剂量组大鼠海马 Fis1表达量析因分析，结果表明 Fis1蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用无统计学意义（F=1.168，P=0.330）。高剂量组Fis1蛋白表达量分别比空白组、溶剂对照组和低剂量组蛋白表达量增多0.19倍、0.16倍和0.14倍。（4）Opa1、Mfn1、Mfn2对三批次各剂量组大鼠海马Opa1表达量析因分析，结果表明Opa1、Mfn1、Mfn2蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用无统计学意义（F=1.942，P=0.066）、（F=1.012， P=0.435）、（F=0.255，P=0.978）。高剂量组大鼠Opa1蛋白表达量比空白组、溶剂对照组、低剂量组、中剂量分别增加1.12倍、1.07倍、0.39倍、0.22倍；高剂量组大鼠Mfn1蛋白表达量比空白组、溶剂对照组、低剂量组、中剂量分别增加0.71倍、0.70倍、0.47倍、0.21倍；高剂量组Mfn2蛋白表达量分别比空白组、溶剂对照组和低剂量组蛋白表达量增多0.41倍、0.37倍和0.2倍。（5）S-drp1（s637）对三批次各剂量组大鼠海马s-Drp1(637)表达量析因分析，结果表明s-Drp1（s637）蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=2.477，P=0.019）随着染毒剂量的增加，蛋白表达量降低，染毒三个月时高剂量组蛋白表达量相比溶剂对照组、低剂量、中剂量分别降低了67.5％、51.8%、21.2%。（6）对三批次各剂量组大鼠海马CaN表达量析因分析，结果表明 CaN蛋白表达量在染铝剂量与染铝时间交互作用有统计学意义（F=2.904，P=0.047）。随着染毒剂量的增加，蛋白表达量增加，染毒三个月时高剂量组蛋白表达量相比溶剂对照组、低剂量、中剂量分别增加了0.64倍、0.31倍、0.10倍。
　　结论：
　　1.亚慢性染铝可导致大鼠学习记忆能力损伤，致大鼠认知功能障碍，且存在剂量及时间依赖性。
　　2.铝暴露可致大鼠海马线粒体损伤，线粒体功能下降，且存在时间剂量依赖性。
　　3.铝暴露可打破大鼠海马线粒体分裂融合平衡，且以打破线粒体分裂为主，具有时间剂量依赖性。
　　综上所述，铝可能通过打破线粒体分裂融合平衡进而引起线粒体损伤、功能下降，最终会导致大鼠认知功能障碍。

目录

声明

常用缩略词中英文对照表

前言

参考文献

1 材料方法

1.1 实验材料

1.2 实验方法

1.3 统计方法

2 结果

2.1水迷宫实验

2.2 石墨炉吸收法测定海马铝含量

2.3 透射电镜观察线粒体损伤

2.4 大鼠海马ATP酶活性测定

2.5 大鼠海马CoxⅣ蛋白表达量测定

2.6 大鼠海马线粒体分裂蛋白表达量测定

2.7 大鼠海马线粒体融合蛋白表达量测定

2.8 大鼠海马s-Drp1(637)、CaN蛋白表达量测定

3 讨论

4 结论

参考文献

综述:线粒体动力学的改变在神经退行性疾病中的研究进展

致谢

个人简历