本文關(guān)鍵詞：硒酸鈉干預(yù)阿爾茨海默癥的系統(tǒng)研究

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【摘要】：阿爾茨海默癥(Alzheimer’s disease,AD)是一種常見的老年性神經(jīng)退行疾病,主要損害老年人的記憶和認(rèn)知功能。淀粉樣蛋白沉淀和tau蛋白的過(guò)度磷酸化是目前被公認(rèn)的AD發(fā)生的兩種重要誘因。硒化合物在近些年的研究中被發(fā)現(xiàn)對(duì)AD具有較好的防治作用,硒酸鈉不僅具有亞硒酸鈉無(wú)法比擬的低生理毒性,而且其對(duì)蛋白磷酸酯酶2A(PP2A)的激活作用強(qiáng)于其它硒化合物。因此,本實(shí)驗(yàn)采用3×Tg三轉(zhuǎn)基因小鼠(Psen1、APPSwe、tau P301L)作為AD動(dòng)物模型,通過(guò)飲水添加終濃度為6μg/m L的硒酸鈉,從小鼠2月齡起開始給藥,觀察不同給藥時(shí)間對(duì)AD小鼠病理變化的影響,研究硒酸鈉對(duì)AD的作用和機(jī)制,為研發(fā)AD防治藥物提供科學(xué)數(shù)據(jù)。本項(xiàng)研究首次采用PET來(lái)研究硒化合物干預(yù)AD的藥理作用機(jī)制,觀測(cè)到了AD鼠腦對(duì)18FDG的吸收隨著月齡的增長(zhǎng)而逐漸降低,同時(shí),長(zhǎng)期給藥硒酸鈉的小鼠腦部表現(xiàn)出了比對(duì)照組更低的18FDG吸收率。通過(guò)Morris水迷宮檢測(cè)各月齡組小鼠的空間記憶探索能力發(fā)現(xiàn):隨著小鼠月齡的增長(zhǎng),其找到平臺(tái)所用的時(shí)間也明顯增加,其避潛伏期越長(zhǎng),說(shuō)明其空間記憶能力的缺陷越嚴(yán)重,而給藥組的小鼠與對(duì)照組的相比,其逃避潛伏期更短,停止空間定位航行實(shí)驗(yàn)后,72h的長(zhǎng)期記憶表現(xiàn)也比對(duì)照組的突出,這表明,硒酸鈉給藥能夠修復(fù)AD小鼠的長(zhǎng)期記憶功能。隨后的組織病理學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),三轉(zhuǎn)基因AD小鼠給予硒酸鈉之后,同月齡之間的小鼠海馬區(qū)尼氏小體的數(shù)量得到恢復(fù),染色程度也更深。給藥后,6月齡和12月齡的小鼠海馬區(qū)BACE1的表達(dá)量發(fā)生顯著的降低,給藥組老年斑的數(shù)量和直徑小于同齡的對(duì)照組,證明硒酸鈉不僅對(duì)tau蛋白的過(guò)度磷酸化有療效,而且還能通過(guò)抑制BACE1的活性來(lái)抑制老年斑的形成。對(duì)Tau蛋白及相關(guān)的Akt/GSK3β通路蛋白的免疫印跡檢測(cè)發(fā)現(xiàn),硒酸鈉通過(guò)調(diào)節(jié)PP2A的活性來(lái)調(diào)節(jié)這條通路,進(jìn)而抑制tau蛋白的過(guò)度磷酸化,這個(gè)結(jié)果與前人的工作相互印證,支持已有的硒酸鈉具有預(yù)防AD作用的報(bào)道。星形膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為和老年斑存在共定位現(xiàn)象,甚至可能起到吞噬淀粉樣蛋白沉淀的作用。我們將2、6、12月齡對(duì)照組AD小鼠與同月齡的給藥組小鼠進(jìn)行GFAP免疫印跡檢測(cè)發(fā)現(xiàn),給藥組小鼠腦內(nèi)GFAP表達(dá)量總體明顯增高,同時(shí),我們還發(fā)現(xiàn),給藥組腦內(nèi)NO含量與對(duì)照組相比也是增高的,這表明,這種藥物能夠激活膠質(zhì)細(xì)胞,這可能也是一種減少Aβ胞外沉積的機(jī)制,同時(shí),更多的NO也能夠直接參與小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力的提高。我們進(jìn)一步檢測(cè)了硒酸鈉治療后腦內(nèi)氧化應(yīng)激水平的差異性變化。結(jié)果表明:喂食硒酸鈉的小鼠腦內(nèi),超氧化物歧化酶(SOD)活性較對(duì)照組并未發(fā)生顯著的變化,但測(cè)定了兩種重要的抗氧化硒酶的活性發(fā)現(xiàn),GSH-Px和Trx R的活性在喂硒后得到了顯著的提升,膜脂過(guò)氧化終產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量有減少,這些結(jié)果表明硒酸鈉可以提高腦內(nèi)氧化應(yīng)激能力,延緩?fù)挥|受損的發(fā)生。我們采用PSTAR II plus高通量測(cè)序平臺(tái)對(duì)2、6、12月齡的給藥組和對(duì)照組小鼠海馬轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測(cè)序,發(fā)現(xiàn)了AD發(fā)病過(guò)程中、以及硒酸鈉干預(yù)AD病理過(guò)程中的一系列重要的靶基因,找到了Gsx2、Olfr家族、Tsacc等潛在的AD治療靶標(biāo),為AD的研究注入了新的思維。通過(guò)同步輻射和ICM-MS的結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn):AD小鼠的腦內(nèi),會(huì)隨著月齡的增長(zhǎng)而逐漸產(chǎn)生金屬離子富集,這種富集現(xiàn)象以Fe、Cu、Zn最為明顯,而給藥組的小鼠腦內(nèi),這種富集現(xiàn)象得到了很大程度上的緩解,硒酸鈉對(duì)于影響AD進(jìn)程的重要離子的含量具有顯著性影響,硒酸鈉能通過(guò)夠改變離子間的關(guān)聯(lián)性或者相應(yīng)功能蛋白的表達(dá)來(lái)影響AD的進(jìn)程。本研究通過(guò)對(duì)三轉(zhuǎn)基因AD小鼠給藥與對(duì)照組在行為學(xué)指標(biāo)、病理特征、離子組和轉(zhuǎn)錄組差異等的比較,在已有報(bào)道的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步從多角度、采用多種組學(xué)手段,研究了硒酸鈉對(duì)AD的作用效果和機(jī)制。為將硒酸鈉開發(fā)為抗AD藥物提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：阿爾茨海默癥(AD) 硒酸鈉 轉(zhuǎn)錄組 離子組
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R749.16
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 研究背景12-33
• 1.1 阿爾茨海默癥概述12
• 1.2 AD病理特征以及發(fā)病機(jī)制假說(shuō)12-18
• 1.2.1 Aβ 沉淀和級(jí)聯(lián)假說(shuō)13-14
• 1.2.2 微管結(jié)合蛋白Tau及Tau蛋白的異常磷酸化14-15
• 1.2.3 早老素蛋白15-16
• 1.2.4 載脂蛋白E16
• 1.2.5 AD與金屬內(nèi)穩(wěn)態(tài)16-18
• 1.2.6 AD與III型糖尿病18
• 1.3 AD目前的治療策略與藥物研發(fā)18-28
• 1.3.1 膽堿酯酶抑制劑19
• 1.3.2 BACE-1 抑制劑19-20
• 1.3.3 γ-分泌酶抑制劑20-21
• 1.3.4 α-分泌酶激動(dòng)劑21
• 1.3.5 M1-毒蕈堿受體激動(dòng)劑21-22
• 1.3.6 Aβ 聚集抑制劑22
• 1.3.7 AD的免疫療法22-23
• 1.3.8 Aβ 降解酶23
• 1.3.9 ApoE促進(jìn)Aβ 清除23-24
• 1.3.10 影響Aβ 血腦屏障運(yùn)輸功能的藥物24
• 1.3.11 基于過(guò)渡金屬離子內(nèi)穩(wěn)態(tài)假說(shuō)的藥物開發(fā)24
• 1.3.12 HMG-CoA還原酶抑制劑（他汀類）24-25
• 1.3.13 單胺氧化酶抑制劑25
• 1.3.14 針對(duì)磷酸化tau的治療和藥物開發(fā)25-26
• 1.3.15 預(yù)防tau蛋白聚集26
• 1.3.16 防止tau蛋白錯(cuò)誤折疊26
• 1.3.17 Tau蛋白免疫療法26-27
• 1.3.18 N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDA）拮抗劑27
• 1.3.19 非類固醇消炎藥（NSAIDs）27-28
• 1.3.20 雌激素28
• 1.4 硒與AD28-29
• 1.4.1 硒元素概述28
• 1.4.2 硒蛋白28-29
• 1.4.3 硒與AD29
• 1.5 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在重大疾病研究中的應(yīng)用29-30
• 1.6 離子組學(xué)在疾病研究中的應(yīng)用30-31
• 1.7 系統(tǒng)生物學(xué)作為前沿學(xué)科在重大疾病研究中的應(yīng)用31
• 1.8 本研究的目的和意義31-33
• 第2章 材料與方法33-68
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料33-38
• 2.1.1 小鼠模型33
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑33-36
• 2.1.3 主要實(shí)驗(yàn)儀器36-37
• 2.1.4 實(shí)驗(yàn)主要試劑的配制37-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法38-68
• 2.2.1 3×Tg AD小鼠分組及給藥38
• 2.2.2 三轉(zhuǎn)基因 3×TgAD小鼠行為學(xué)指標(biāo)測(cè)定38-39
• 2.2.3 小鼠海馬組織轉(zhuǎn)錄組測(cè)序39-50
• 2.2.4 RNA-Seq數(shù)據(jù)處理50-54
• 2.2.5 小鼠腦組織解剖及石蠟切片制作54-66
• 2.2.6 鼠腦離子組的測(cè)定及數(shù)據(jù)處理66-67
• 2.2.7 SR-μXRF展現(xiàn)鼠腦中重要金屬元素的分布和聚集情況 .. 5667-68
• 第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果68-114
• 3.1 AD小鼠腦部PET掃描結(jié)果68-70
• 3.2 硒酸鈉對(duì)小鼠空間學(xué)習(xí)和記憶能力的作用70-71
• 3.3 硒酸鈉作用于AD小鼠后海馬組織的轉(zhuǎn)錄組差異分析71-91
• 3.3.1 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)總概況71-73
• 3.3.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果73-74
• 3.3.3 6、12 月齡小鼠海馬組織差異表達(dá)基因（DEGs）分析74-76
• 3.3.4 不同月齡小鼠海馬組織轉(zhuǎn)錄組的GO與KEGG pathway分析76-77
• 3.3.5 6、12 月齡小鼠海馬組織網(wǎng)絡(luò)（networks）分析77-81
• 3.3.6 6、12 月齡小鼠海馬組織基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)（TF-target網(wǎng)絡(luò)）81-83
• 3.3.7 AD小鼠不同進(jìn)展時(shí)期及用藥后的轉(zhuǎn)錄組比較（2、6、12 月齡）83-89
• 3.3.8 部分Candidate genes的篩選89
• 3.3.9 不同月齡AD小鼠海馬轉(zhuǎn)錄組中硒蛋白基因的表達(dá)89-91
• 3.4 尼氏染色檢測(cè)不同月齡AD小鼠神經(jīng)元生長(zhǎng)狀況91-92
• 3.5 12 月齡AD小鼠腦區(qū)Bielschowsky銀染結(jié)果92-93
• 3.6 不同月齡AD小鼠海馬中總Tau及磷酸化tau的檢測(cè)93-96
• 3.7 不同月齡AD小鼠老年斑及Aβ 相關(guān)蛋白的檢測(cè)96-100
• 3.8 Akt/GSK3β/Tau通路相關(guān)蛋白表達(dá)量的檢測(cè)100-104
• 3.9 膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)GFAP蛋白以及一氧化氮（NO）測(cè)定104-106
• 3.10 各月齡小鼠腦組織氧化應(yīng)激相關(guān)酶活及總MDA的測(cè)定106-108
• 3.11 6、10 月齡小鼠腦部SR-μXRF同步輻射的掃描結(jié)果108-109
• 3.12 各月齡小鼠腦部離子組ICP-MS定量及組學(xué)分析結(jié)果109-114
• 第4章 討論114-119
• 第5章 結(jié)論119-120
• 參考文獻(xiàn)120-129
• 致謝129-130
• 讀碩士學(xué)位期間的研究成果130-131

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本文編號(hào)：1017735