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PTEN對創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙大鼠海馬神經(jīng)元自噬與凋亡的影響及機(jī)制研究

發(fā)布時間:2018-01-19 19:44

  本文關(guān)鍵詞: PTEN PTSD 海馬神經(jīng)元 自噬 凋亡 PI3K/PTEN/Akt/mTOR信號通路 出處:《河北醫(yī)科大學(xué)》2017年博士論文 論文類型:學(xué)位論文


【摘要】:創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(posttraumatic stress disorder,PTSD)是指由災(zāi)難性事件或者非常嚴(yán)重的威脅性事件所導(dǎo)致的心理創(chuàng)傷,從而導(dǎo)致患者延遲出現(xiàn)持續(xù)性地精神障礙。其發(fā)病率高、療效差、病程長,是最典型的應(yīng)激疾病之一,已成為目前的研究熱點。PTSD核心癥狀為闖入性創(chuàng)傷再體驗、警覺性增高及反應(yīng)麻木。有研究表明:PTSD患者的海馬部分體積縮小,提示PTSD海馬神經(jīng)元發(fā)生了異常丟失和死亡,動物實驗結(jié)果表明,海馬部位存在神經(jīng)元凋亡現(xiàn)象。Beclin1(自噬基因Beclin1產(chǎn)物)參與自噬體的早期形成過程,其可以正向調(diào)節(jié)自噬的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn),在成年大鼠海馬部位存在Beclin1的表達(dá),提示該部位可能存在細(xì)胞自噬現(xiàn)象。推測PTSD發(fā)病過程中海馬神經(jīng)元的異常丟失和死亡不僅可能與神經(jīng)元凋亡有關(guān),還可能同時存在自噬水平上調(diào)。第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源等位基因(Phosphatase and tension homolog,PTEN)具有磷酸酶活性,使三磷酸磷脂肌醇PIP3去磷酸化生成二磷酸磷脂肌醇PIP2,從而負(fù)性調(diào)節(jié)PI3K/Akt信號通路,減弱來自于PI3K/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)通路上游的信號強(qiáng)度,達(dá)到抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用。有研究表明PTSD大鼠PTEN表達(dá)增高,推測PTEN與PTSD海馬神經(jīng)元自噬和凋亡存在重要聯(lián)系,但目前少見報道。PTEN在PTSD海馬神經(jīng)元自噬和凋亡過程中的作用及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還有待進(jìn)一步深入研究。本研究應(yīng)用改良單一連續(xù)性應(yīng)激(single-prolonged stressshock,SPSS應(yīng)激)大鼠PTSD動物模型,探討了PTSD大鼠行為學(xué)變化與海馬神經(jīng)元形態(tài)改變的關(guān)系,并對PTEN基因?qū)TSD海馬神經(jīng)元自噬和凋亡的影響及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行了研究。第一部分PTSD大鼠行為學(xué)及海馬神經(jīng)元形態(tài)改變目的:研究PTSD大鼠行為學(xué)變化及海馬神經(jīng)元形態(tài)改變。采用SPSS應(yīng)激建立PTSD模型,通過穿梭箱、曠場實驗和Morris水迷宮實驗檢測大鼠行為學(xué)改變;大鼠腦組織石蠟包埋切片,he染色觀察海馬神經(jīng)元形態(tài)學(xué)改變。從行為學(xué)和形態(tài)學(xué)兩方面探討ptsd大鼠海馬神經(jīng)元結(jié)構(gòu)功能是否異常。方法:1建立ptsd大鼠模型:實驗選用spf級成年雄性sd大鼠60只,適應(yīng)性飼養(yǎng)7天后,隨機(jī)分成對照組和模型組,每組各30只。對照組不作處理,模型組給予spss建立ptsd模型。ptsd模型建立方法:首先給予單一連續(xù)應(yīng)激(single-prolongedstress,sps),包括禁錮2h、強(qiáng)迫游泳20min(水深40cm,水溫25℃)、乙醚麻醉至大鼠意識喪失,順序進(jìn)行。自然蘇醒后給予不可回避的足底電擊(電流強(qiáng)度8ma,持續(xù)時間10sed)。處理結(jié)束后常規(guī)飲食,無干擾飼養(yǎng)7天,模型制備完成。模型制備完成后兩組大鼠開始行為學(xué)檢測,包括穿梭箱實驗、曠場實驗和morris水迷宮實驗。2穿梭箱實驗:隨機(jī)選取對照組和模型組大鼠各10只,每次將一只實驗大鼠放入穿梭箱,先給予聲光刺激10秒鐘,后給予強(qiáng)度為8mv的持續(xù)足底電擊10秒。記錄測試大鼠主動逃避時間、行動路線等參數(shù)和軌跡。每只大鼠每次測試20個循環(huán),連續(xù)測試5天,前4天為訓(xùn)練,第5天的數(shù)據(jù)作為測試成績。3曠場實驗:隨機(jī)選取對照組和模型組大鼠各10只,記錄每只大鼠在曠場中的活動時間和總路程,及直立次數(shù),時間為5分鐘。4morris水迷宮:隨機(jī)選取對照組和模型組大鼠各10只,實驗包括隱蔽站臺試驗和空間探索試驗。隱蔽站臺試驗時,將鼠任意從四個象限之一面向池壁放入水中,每次實驗鼠共游泳90s來尋找隱藏的站臺。記錄其游泳路徑及尋找池中隱僻平臺的時間,即逃避潛伏期(escapelatency,el)?臻g探索試驗時,撤除站臺,任選相同入水點將大鼠放入水中,記錄其60s內(nèi)的游泳路徑、在原站臺象限的停留時間和穿越原站臺次數(shù)。5大鼠腦組織石蠟包埋切片,he染色觀察兩組大鼠海馬神經(jīng)元形態(tài)學(xué)改變。實驗中所得數(shù)據(jù)均用xˉ±s表示,用spss16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析,兩兩比較采用獨立t檢驗。以p0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果:1ptsd大鼠模型制備成功。2ptsd大鼠主動逃避反應(yīng)延遲,學(xué)習(xí)記憶能力下降;警覺水平和焦慮狀態(tài)提高,環(huán)境適應(yīng)能力下降;空間學(xué)習(xí)記憶能力受損傷。3形態(tài)學(xué)改變:模型組大鼠海馬神經(jīng)元減少,排列紊亂,出現(xiàn)核固縮、深染。小結(jié):ptsd大鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降,警覺水平和焦慮狀態(tài)提高;海馬神經(jīng)元形態(tài)異常。第二部分pten對ptsd大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡的影響目的:檢測pten基因在ptsd大鼠海馬神經(jīng)元中的表達(dá),并探討pten基因在ptsd大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡中的作用。方法:1檢測pten基因在ptsd大鼠海馬神經(jīng)元中的表達(dá)。1)分組:90只spf級成年雄性sd大鼠,隨機(jī)分成對照組和模型組,每組45只。對照組不作處理,模型組建立ptsd模型。將兩組大鼠隨機(jī)分為5個時相點:1d、3d、7d、14d和28d取材,每個時相點9只。2)免疫印跡分析兩組大鼠pten蛋白表達(dá),以目標(biāo)蛋白平均灰度值/內(nèi)參平均灰度值的比值進(jìn)行半定量分析;3)real-timepcr技術(shù)測定ptenmrna表達(dá),采用ct值的相對定量法來分析pcr結(jié)果;4)免疫熒光技術(shù)檢測pten蛋白表達(dá),計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和成像。2pten基因在ptsd大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡中的作用。1)構(gòu)建pten基因重組腺病毒。2)分組:80只spf級成年雄性sd大鼠,隨機(jī)分成對照組、模型組、轉(zhuǎn)染組和pten抑制劑bpv組,每組20只。對照組不做任何處理,模型組在造模前活體轉(zhuǎn)染表達(dá)gfp的空病毒(ad-gfp),轉(zhuǎn)染組在造模前活體轉(zhuǎn)染重組腺病毒(ad-pten-gfp),bpv組在造模前腹腔注射pten抑制劑bpv。3)morris水迷宮實驗:檢測各組大鼠行為學(xué)改變。4)免疫印跡技術(shù)檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元自噬相關(guān)蛋白lc3-Ⅰ、lc3-Ⅱ和beclin1表達(dá),分析lc3-Ⅱ/lc3-Ⅰ比值改變。檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元凋亡相關(guān)蛋白bax和bcl-2的含量、分析bax/bcl-2比值改變。5)real-timepcr技術(shù)檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元lc3-Ⅰ、lc3-Ⅱ和beclin1的mrna表達(dá)。6)tunel法檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元凋亡細(xì)胞,計數(shù)陽性細(xì)胞數(shù)及細(xì)胞總數(shù),計算凋亡指數(shù)。7)透射電鏡技術(shù)觀察各組大鼠海馬神經(jīng)元自噬體、自噬溶酶體和神經(jīng)元凋亡及超微結(jié)構(gòu)改變。實驗中所得數(shù)據(jù)均用xˉ±s表示,用spss16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析,兩兩比較采用獨立t檢驗。以p0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果:1pten在ptsd大鼠海馬神經(jīng)元中表達(dá)。1)模型組海馬pten蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào),在3d時升高,7d時達(dá)到高峰,之后逐漸下降,但28d時仍高于對照組。2)模型組海馬pten的mrna水平明顯上調(diào),1d時為對照組的1.12倍,3d時為1.48倍,7d時達(dá)到高峰為3.83倍,14d時開始下降為1.21倍,28d時為1.05倍。3)模型組海馬神經(jīng)元pten熒光強(qiáng)度明顯提高,3d時升高,7d時達(dá)到高峰,之后逐漸下降,但28d時仍高于對照組。2pten基因?qū)tsd大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡中的作用。1)mwm實驗顯示:逃避潛伏期和總路程:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組;原站臺象限的停留時間和穿越原站臺次數(shù):對照組bpv組模型組轉(zhuǎn)染組。2)免疫印跡顯示:自噬相關(guān)蛋白lc3-Ⅱ/lc3-Ⅰ比值:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組;beclin1蛋白表達(dá)水平:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組。凋亡相關(guān)蛋白bcl-2和bax表達(dá)水平檢測的結(jié)果:bcl-2蛋白表達(dá)水平:對照組bpv組模型組轉(zhuǎn)染組。bax蛋白表達(dá)水平:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組。3)real-timepcr顯示:lc3-Ⅱ/lc3-Ⅰmrna比值:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組。beclin1的mrna表達(dá)水平:轉(zhuǎn)染組模型組bpv組對照組。4)tunel法顯示:凋亡神經(jīng)元表現(xiàn)為細(xì)胞核染成棕黃色,染色質(zhì)凝集。對照組存在少量散在的tunel陽性細(xì)胞,ca1區(qū)ai為5.90%;模型組ca1區(qū)ai為26.08%;bpv組ca1區(qū)ai為19.98%;轉(zhuǎn)染組ca1區(qū)ai在四組中最高,為38.08%。5)透射電鏡觀察:模型組海馬神經(jīng)元出現(xiàn)凋亡早期改變:細(xì)胞皺縮,染色質(zhì)邊集。轉(zhuǎn)染組海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重,細(xì)胞核裂解,出現(xiàn)凋亡小體。bpv組海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)受損情況較模型組有所改善,轉(zhuǎn)染組海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重,細(xì)胞核裂解,可見凋亡晚期神經(jīng)元和凋亡小體;對照組中偶見吞噬泡和自噬小體,模型組、bpv組和轉(zhuǎn)染組可見到自噬小體和自噬溶酶體。轉(zhuǎn)染組自噬小體和自噬溶酶體數(shù)量較多。上述結(jié)果均有統(tǒng)計學(xué)意義(p0.05)。小結(jié):1ptsd模型大鼠海馬神經(jīng)元pten表達(dá)升高。2ptsd海馬神經(jīng)元發(fā)生顯著自噬和凋亡。3pten對ptsd海馬神經(jīng)元的自噬和凋亡具有調(diào)控作用。第三部分pten基因調(diào)控ptsd大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡的機(jī)制研究目的:探討pten基因調(diào)控ptsd大鼠海馬神經(jīng)元的凋亡和自噬的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。方法:1檢測ptsd大鼠海馬神經(jīng)元pi3k/akt/mtor信號通路的改變。1)分組:50只spf級成年雄性sd大鼠,隨機(jī)分成對照組和模型組,每組25只。每組大鼠隨機(jī)分為5個時相點:1d、3d、7d、14d和28d取材,每個時相點5只。2)免疫印跡技術(shù)檢測pi3k/akt/mtor信號通路關(guān)鍵蛋白pten、p-akt、p-mtor、p4e-bp1、p-p70s6k、p-eif4b、p-eif4e蛋白表達(dá)。2檢測pten是否通過pi3k/akt/mtor信號通路調(diào)控ptsd大鼠海馬神經(jīng)元凋亡和自噬。1)分組:60只spf級成年雄性sd大鼠,隨機(jī)分成對照組、模型組、ly294002組和rapamycin組,每組15只。ly294002組大鼠造模前于海馬部位顯微注射pi3k/akt特異性抑制劑ly294002。rapamycin組大鼠造模前于海馬部位顯微注射mtor特異性抑制劑雷帕霉素(rapamycin)。2)免疫印跡技術(shù)檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元自噬相關(guān)蛋白lc3-Ⅰ、lc3-Ⅱ表達(dá)水平,分析lc3-Ⅱ/lc3-Ⅰ比值改變。3)流式細(xì)胞術(shù)檢測各組大鼠海馬神經(jīng)元凋亡率。3神經(jīng)元凋亡和自噬的相關(guān)性分析。免疫熒光雙標(biāo)技術(shù)共定位檢測海馬神經(jīng)元自噬相關(guān)蛋白beclin1和凋亡相關(guān)蛋白caspase-3,分析ptsd大鼠海馬神經(jīng)元凋亡和自噬的相關(guān)性。實驗中所得數(shù)據(jù)均用xˉ±s表示,用spss16.0forwindows統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析,兩兩比較采用獨立t檢驗。以p0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果:1ptsd大鼠海馬pi3k/akt/mtor信號通路關(guān)鍵蛋白pten、p-akt、p-mtor、p-4e-bp1、p-p70s6k、p-eif4b蛋白在對照組均僅有少量表達(dá)且各時相點間無明顯差異,模型組中表達(dá)均有明顯升高,兩組之間有差異(p0.05)。模型組各蛋白在各時相點存在先升后降的變化趨勢,其中pten蛋白7d時達(dá)高峰,p-akt蛋白1d時達(dá)高峰。p-eif4b:對照組和模型組均只有少量蛋白表達(dá),兩組之間無差異(p0.05)。2pten通過pi3k/akt/mtor信號通路調(diào)控ptsd大鼠海馬神經(jīng)元凋亡和自噬。1)免疫印跡技術(shù)分析顯示:與對照組相比較,模型組海馬組織中l(wèi)c3-Ⅱ/lc3-Ⅰ比值升高。ly294002組和rapamycin組中l(wèi)c3-Ⅱ/lc3-Ⅰ比值均高于模型組。2)凋亡檢測顯示:與對照組相比較,模型組海馬組織中caspase-3蛋白表達(dá)水平升高。ly294002組和rapamycin組海馬組織中caspase-3蛋白表達(dá)水平高于模型組。3)流式細(xì)胞術(shù)檢測顯示:對照組海馬神經(jīng)元凋亡率為5.83±0.10,模型組:9.24±0.46;ly294002組:27.24±1.27;rapamycin組:21.22±1.82。其中模型組高于對照組,ly294002組和rapamycin組均較模型組有所升高。以上結(jié)果均有統(tǒng)計學(xué)意義(p0.05)。3神經(jīng)元凋亡和自噬的相關(guān)性:免疫熒光雙標(biāo)技術(shù)檢測顯示對照組存在微量的beclin1和caspase-3表達(dá)。模型組beclin1和caspase-3表達(dá)增強(qiáng),且兩者呈現(xiàn)共定位。與模型組相比,ly294002組和rapamycin組beclin1和caspase-3表達(dá)明顯增強(qiáng),兩者呈現(xiàn)共定位。小結(jié):1 PTSD后海馬組織中PI3K/Akt/mTOR信號通路激活,關(guān)鍵蛋白磷酸化增強(qiáng),經(jīng)由e IF4B介導(dǎo)的翻譯起始步驟可能受到了損害。2 PTEN對PTSD海馬神經(jīng)元自噬和凋亡的調(diào)控作用是通過PI3K/Akt/mTOR途徑來實現(xiàn)的。3 PTSD發(fā)病機(jī)制中神經(jīng)元的自噬和凋亡呈共定位。結(jié)論:1 PTSD大鼠海馬神經(jīng)元自噬和凋亡水平上調(diào),行為學(xué)檢測PTSD大鼠學(xué)習(xí)記憶能力下降,警覺水平和焦慮狀態(tài)提高。2 PTEN對PTSD海馬神經(jīng)元的自噬和凋亡具有調(diào)控作用:PTSD大鼠海馬神經(jīng)元PTEN表達(dá)上調(diào)并促進(jìn)海馬神經(jīng)元的自噬和凋亡的發(fā)生;抑制PTEN活性則使PTSD大鼠海馬神經(jīng)元的自噬和凋亡水平下降。3 PTEN對PTSD海馬神經(jīng)元的自噬和凋亡的調(diào)控作用是通過PI3K/Akt/mTOR途徑來實現(xiàn)的。4 PTSD海馬神經(jīng)元自噬和凋亡共定位表達(dá),呈正相關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】:河北醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:R749.5

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