抗氧化剂SS31肽调节海马组织线粒体分裂和融合失衡改善快速老化小鼠学习和记忆功能的研究

摘要

目的:阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease，AD)是一种与年龄关系密切的神经退行性疾病，其发病率和患病率逐年递增，严重威胁老年人健康和生活质量，给家庭与社会带来沉重负担。最近有研究报道认为，线粒体分裂与融合异常可导致阿尔茨海默病、亨廷顿病、帕金森病及肌萎缩侧索硬化病等神经退行性疾病的发生。　　 线粒体是一个高度动态变化的细胞器，不断的进行着分裂与融合，正常细胞的线粒体分裂与融合处于精细的动态平衡中，维持着细胞正常的形态与功能。在哺乳动物细胞中，线粒体分裂主要受动力素相关蛋白-1（dynamin-relatedprotein1，Drp1）、线粒体分裂蛋白1(fission1，Fis1)调控，融合主要受线粒体融合蛋白1(mitofusin1，Mfn1)、线粒体融合蛋白2(mitofusin2，Mfn2)及视神经萎缩蛋白1(opticatrophy1，OPA1)调控。亲和素D(CyclophilinD，Cypd)是线粒体基质蛋白，它与细胞凋亡及线粒体分裂有密切关系。氧化应激可导致线粒体分裂与融合障碍，使线粒体片段化，线粒体功能降低，最终导致细胞凋亡。SS31作为高细胞渗透性短肽抗氧化剂，具有抗氧化应激、抗炎及保护线粒体等作用，对线粒体功能的维持起重要作用。快速老化小鼠SAMP8(senescence-acceleratedmouse-prone8，SAMP8)是研究衰老及抗衰老的常见动物模型，同时也具有AD许多典型的病理特征，如Aβ的沉积、神经原纤维缠结、突触功能障碍、线粒体动力学改变等，同时伴随认知功能障碍及记忆力的下降，也被认作是AD的较为理想模型。因此本文通过研究线粒体分裂及融合相关调控蛋白的表达变化，探讨SS31对SAMP8小鼠学习和记忆功能的改善作用及可能机制。　　 方法:本研究分为二部分:实验一，随增龄SAMP8小鼠逐渐出现衰老及年龄相关疾病的特性，所以我们选取SAMP8做为模型组。SAMR1(SAM-resistant1，SAMR1)小鼠属于正常老化，因此常用来做为对照。本实验采用雄性8月龄SAMR1和SAMP8小鼠为研究对象，设立为SAMR1正常对照组(Normalcontrolgroup，Normal)，SAMP8模型对照组(Modelgroup，Model)，SAMP8加生理盐水为溶媒对照组(Vehiclegroup，Vehicle)以及SAMP8加SS31处理组(SS31)，共4组，组动物均为10只。SS31用前需用生理盐水溶解，SS31处理组给予5mg/kg的SS31腹腔注射，溶媒对照组给予等量的生理盐水腹腔注射，均为每天1次，持续2个半月。2个半月后通过Morris水迷宫对各组小鼠进行定位航行实验及空间探索实验，根据所得参数来观察SS31是否可以改善SAMP8小鼠的学习记忆功能;实验二，采用Western-blot方法检分别测量4组小鼠海马组织中Drp1、OPA1、Cypd蛋白表达变化;RT-PCR方法检测4组小鼠海马组织中Drp1、OPA1、Cypd的mRNA的表达情况，探讨SS31是否可以通过调节线粒体动力相关蛋白表达，起到抗衰老和治疗AD等年龄相关疾病的可能。　　 结果:　　 1.Morris水迷宫试验:　　 1.1定位航行实验:第2、3、4、5、6d，测试各组小鼠学习成绩，结果显示:　　 1.1.1逃避潜伏期:与Normal组相比较，Model组小鼠逃避潜伏期明显延长(P＜0.05);与Model组相比较，Vehicle组小鼠逃避潜伏期无明显变化（P＞0.05），SS31组小鼠逃避潜伏期明显缩短(P＜0.01)。　　 1.1.2寻找水下平台的游泳距离:与Normal组相比较，Model组小鼠寻找水下平台的游泳距离明显延长(P＜0.05);与Model组相比较，Vehicle组小鼠寻找水下平台的游泳距离无明显变化(P＞0.05)，SS31组小鼠寻找水下平台的游泳距离明显明显缩短(P＜0.01)。　　 1.2空间探索实验:第7d，测试各组小鼠在平台象限内游泳时间。结果显示:与Normal组相比较，Model组小鼠在平台象限内游泳时间明显缩短（P＜0.05）;与Model组相比较，Vehicle组小鼠在平台象限内游泳时间无明显变化（P＞0.05），SS31组小鼠在平台象限内游泳时间明显延长（P＜0.01）。　　 2.应用抗氧化剂SS31后对SAMR1、SAMP8小鼠海马组织中Drp1、OPA1、Cypd的表达情况:　　 2.1与Normal组相比较，Model组小鼠海马组织Drp1蛋白水平及mRNA表达升高，差异无统计学意义(P＞0.05);与Model组相比较，Vehicle组小鼠海马组织Drp1蛋白水平及mRNA表达无明显变化(P＞0.05)，SS31组小鼠海马组织Drp1蛋白水平及mRNA表达下降，差异无统计学意义(P＞0.05)。　　 2.2与Normal组相比较，Model组小鼠海马组织OPA1蛋白水平表达下降，差异有统计学意义(P＜0.05)，而OPA1的mRNA表达升高，差异无统计学意义（P＞0.05）;与Model组相比较，Vehicle组小鼠海马组织OPA1蛋白水平及mRNA表达无明显变化（P＞0.05），SS31组小鼠海马组织OPA1蛋白水平及mRNA表达升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。　　 2.3与Normal组相比较，Model组小鼠海马组织Cypd蛋白水平及mRNA表达升高，差异有统计学意义(P＜0.05);与Model组相比较，Vehicle组小鼠海马组织Cypd蛋白水平及mRNA表达无明显变化(P＞0.05)，SS31组小鼠海马组织Cypd蛋白水平及mRNA表达下降，差异有统计学意义(P＜0.05)。　　 结论:　　 1.本研究通过Morris水迷宫实验提示了AD模型SAMP8小鼠存在学习与记忆功能障碍，而SS31药物可以改善SAMP8小鼠的学习记忆功能。　　 2.本研究表明，在SAMP8小鼠的海马中存在着线粒体分裂和融合蛋白的表达异常，通过SS31干预可以改变线粒体动力相关蛋白Drp1、OPA1及线粒体基质蛋白Cypd的表达来改善线粒体功能，从而阻止神经元细胞的凋亡，改善AD症状，为今后阿尔茨海默病的治疗提供了理论基础。

目录

声明

摘要

引言

第一部分 抗氧化剂SS31对SAMP8小鼠学习记忆功能的影响

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第二部分 抗氧化剂SS31对SAMP8小鼠海马组织Drp1、OPA1、Cypd表达的影响

前言

材料与方法

结果

附图

讨论

小结

参考文献

结论

综述

致谢

个人简历