Tau蛋白在次声致大鼠神经退行性样改变中的表达及作用

摘要

背景:
　　次声波（infrasound）是一种人耳听阈范围之外频率低于20Hz的声波。自然界（地震、海啸等）和人类的社会生产生活活动（风力发电、火箭发射、船舶发动、载人航天飞船等）产生大量的次声波，随着工业、交通、能源等的飞速发展，其在环境水平中的比重不断增加。但是由于次声波具有频率较低、波长长等固有物理特点，使得次声波的物理防护较困难。研究显示，高强度的次声波会对人员的多组织器官造成损害，特别是次声波对CNS（Central nervous system，中枢神经系统）的作用效应，一直是研究的热点。研究发现：8Hz，130dB次声波暴露2周后，行为学实验观察到经过长期次声暴露后的实验动物，在水迷宫检测中的空间认知能力明显降低。此外，一定声压级水平次声暴露后，实验动物的大脑皮质、海马等超微结构、脑神经细胞内Ca2+离子分布、NOS mRNA和iNOS mRNA表达、海马内GFAP表达等均发生一定程度的改变。由此可见，高强度次声波可造成广泛的脑组织损伤、神经元超微结构异常、神经营养因子表达水平下降，最终导致神经退行性样改变及认知能力受损等。因此，深入研究次声暴露对CNS的生物学效应不仅对于保护公众及职业暴露人员的健康是非常重要的，同时也为次声防护标准的建立提供必要的理论支撑。
　　目的:
　　生物共振是次声波作用于人体器官的重要途径，已知人脑的固有频率在8Hz左右，当次声波的频率为8Hz时，次声能量以共振的方式传递给CNS，进而产生一系列的生物学效应。研究发现：长时间高强度次声波会造成人精神错乱、癫狂、休克惊厥、思维能力丧失严重者甚至死亡。然而，次声波到底是通过何种机制导致神经网络系统的损伤，甚至引发神经退行性病变的，其效应机理仍不明确。最近研究显示，Tau蛋白在AD和Tau蛋白相关疾病中引发神经退行性病变及认知功能障碍中发挥着重要的作用，那么较高强度的次声波的暴露是否也会通过 Tau蛋白及其磷酸化形式的过度增多进而引发神经退行性样改变甚至认知功能的障碍呢？本课题从Tau蛋白与次声致CNS损伤之间的关系入手，探索次声暴露引起的神经系统退行性样改变的作用机制。为次声暴露对CNS作用效应研究寻找新的思路，也为次声损伤防治提供新的药物靶点。
　　内容：
　　（1）建立次声暴露大鼠模型，8Hz、130dB次声波，每天2h暴露。对次声暴露后的大鼠进行心内灌注取材，进行固定、脱水、包埋完成大鼠脑海马组织切片，对海马组织切片进行 HE、尼氏、Tunel染色法染色、免疫组织化学染色，探索次声损害对大鼠海马区Tau蛋白及神经元凋亡的影响。此外，急性剥离大鼠脑组织并提取海马组织蛋白及上清液，运用Western-blot、ELisa方法检测次声暴露后的大鼠海马区Tau蛋白及P-Tau（磷酸化Tau蛋白）表达的变化情况。
　　（2）建立与上相同的实验模型，次声暴露后的大鼠进行心内灌注取材等操作，完成海马组织切片。通过免疫荧光化学染色方法检测次声暴露后的大鼠海马区磷酸化CaMKII（钙调依赖性蛋白激酶）表达的变化情况。
　　（3）建立药物干预措施，于次声暴露前大鼠腹腔注射Ca2+拮抗剂。运用免疫组织化学染色方法检测腹腔注射Ca2+拮抗剂对大鼠海马区Tau蛋白及P-Tau（磷酸化Tau蛋白）表达的影响。
　　结果：
　　（1）8Hz、130dB次声暴露，7d、14d会引起海马区神经元细胞的凋亡，Tunel染色显示凋亡细胞数目比对照组增多（P＜0.05)。8Hz、130dB次声暴露后大鼠海马区Tau蛋白表达呈现随暴露时间延长增多的趋势。在所观察各组中，14d组Tau蛋白表达量增加最显著，较7d组、1d组和对照组明显增多（P＜0.05)，7d组较1d组和对照组增多（P＜0.05)，1d组与对照组无统计学差异（p＞0.05)。且14d次声暴露后Tau蛋白的表达在作用后1h和6h是最强的，24h后就有所降低，但依然较对照组的效应明显（P＜0.05)。P-Tau在7d组和14d组呈现较高水平的表达与1d组与对照组有统计学差异（P＜0.05)，且14d组表达量明显多于7d，二者相比有统计学差异（P＜0.05)。
　　（2）8Hz、130dB次声暴露后大鼠海马区磷酸化CaMKII（pT286-CaMKII）在暴露14d后均明显增高，与对照组、1d组、7d组均有统计学差异（P＜0.05)。
　　（3）次声暴露大鼠在运用钙离子阻滞剂干预后，发现腹腔注射钙离子阻滞剂这种方法并不能使海马区Tau蛋白和P-Tau蛋白的表达有所降低。海马区的Tau蛋白和P-Tau蛋白表达依然呈现随着次声暴露时间的延长而增加的趋势。
　　结论：
　　8Hz、130dB次声暴露，大鼠海马区Tau蛋白及P-Tau蛋白的表达量增多，而Tau蛋白尤其是P-Tau蛋白表达量的增加可能与次声暴露致大鼠神经退行性样改变及学习记忆功能受损有关，但机制还有待于进一步研究。

目录

声明

缩略语表

前言

文献回顾

1.低频噪声与次声波

2. 次声暴露对生物的作用

3.Tau蛋白

第一部分 次声暴露对大鼠海马区Tau蛋白及神经元细胞的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

第二部分 次声暴露对大鼠海马区CaMKII表达的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

第三部分 应用Ca2+拮抗剂对次声暴露大鼠海马区Tau蛋白表达的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢