發(fā)布時間：2020-07-22 13:31

【摘要】：憶的形成分為兩個時相，短期記憶的形成通過修飾現(xiàn)有蛋白質(zhì)改變突觸可塑性。長期記憶的形成需要新的基因轉(zhuǎn)錄和蛋白產(chǎn)生以穩(wěn)定發(fā)生的這些變化。神經(jīng)元通過幾種形式改變突觸強度，使得長時程增強（LTP）時特異的突觸活動增強，長時程抑制（LTD）時特定的突觸活動削弱。 研究報道，即刻早期基因（Immediate-early genes, IEGs）參與與學習記憶相關(guān)的突觸可塑性的變化，研究較多的是c-fos和Egr1基因，而Arc是長期記憶的形成所特別需要的，并影響所有這些突觸可塑性的形式。Arc在大腦的谷氨酸能神經(jīng)元表達以適應(yīng)行為和學習增強的突觸活動，其轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成的定位被嚴格調(diào)控，在樹突、突觸后密集區(qū)和核高度表達。 研究發(fā)現(xiàn)大腦海馬是幫助人類處理長期學習與記憶、聲光、味覺等事件（即敘述性記憶）的主要區(qū)域。大腦海馬不僅制造記憶，也存儲記憶。由于海馬受損可導致記憶缺失癥即會喪失記憶，又會使患者失去設(shè)想未來的能力。McIntyre等[12]將Arc拮抗劑AOD注射鼠海馬，可阻斷其mRNA或蛋白在高頻刺激后的快速表達，破壞LTP的維持，不能鞏固長期記憶。Arc基因敲除鼠表現(xiàn)出記憶損傷，對長時間的空間、恐懼和味覺不能形成記憶。表明Arc調(diào)節(jié)LTP的后期階段，對維持LTP具有重要作用。海馬神經(jīng)元激活后，Arc mRNA在30min內(nèi)可轉(zhuǎn)運至樹突，并在突觸活動部位積累、翻譯。記憶無疑受衰老和疾病的影響，已研究報道在衰老的海馬Arc基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達水平下降，但有關(guān)幼年階段Arc與記憶能力的相關(guān)性未見研究報道，因此本文擬探討海馬Arc與大鼠不同發(fā)育階段記憶能力的相關(guān)性，以探索疾病導致突觸可塑性功能障礙的分子機制。 DNA甲基化需要在CG豐富的基因調(diào)控區(qū)域或在特定的CG位點添加甲基。這些CpG位點或“島”通常在哺乳動物基因啟動子區(qū)域內(nèi)或附近，約有40%的基因包含一個CpG島。DNA甲基化在發(fā)育領(lǐng)域已廣泛研究，認為這是一個靜態(tài)過程[15-17]。然而，最近的研究表明在成熟的中樞神經(jīng)系統(tǒng)DNA甲基化仍然是一個活躍的過程，并且可能通過學習和記憶加工快速地、動態(tài)地被調(diào)節(jié)，干擾此過程能破壞長期記憶的鞏固[18,19]。本研究擬探討Arc基因DNA甲基化對Arc轉(zhuǎn)錄及記憶形成的影響。 主要研究結(jié)果： 1、應(yīng)用Morris水迷宮對2月齡幼齡鼠和6月齡成年鼠進行定位航行訓練，發(fā)現(xiàn)幼齡鼠和成年鼠平均逃避潛伏期逐漸降低，第3天顯著低于第1天（p0.05），尤其是幼齡鼠，表明其學習、記憶能力強，但其平均逃避潛伏期仍高于成年鼠，雖無顯著性，但記憶能力已接近成年鼠，只是不穩(wěn)定。隨著定位航行訓練入水次序及訓練天數(shù)的增加，幼齡鼠逃避潛伏期縮短（P=0.02～0.001），而成年鼠則不同，在訓練的當天隨著入水次序的增加，逃避潛伏期縮短，尤其是后兩次與第一次比，差異顯著（P=0.03～0.01），但第2天逃避潛伏期不僅與入水次序有關(guān)，而且與放入點有關(guān)，隨著放入點距離的增大，逃避潛伏期相對延長（P=0.03～0.01）；至第3天逃避潛伏期與入水次序及距離均無關(guān)，形成穩(wěn)定的記憶能力。幼齡鼠的穿越平臺次數(shù)多于成年鼠，在目標象限的停留時間也長于成年鼠，雖然差異不顯著，但可說明其空間探索能力低，也進一步說明其記憶能力接近成年鼠。 2、RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，在靜息狀態(tài)時Arc mRNA在幼齡鼠和成年鼠海馬中的表達無明顯差別；經(jīng)定位航行訓練后，其海馬Arc mRNA的表達量明顯高于對照組，且成年鼠高于幼齡鼠。 3、免疫組化檢測幼齡鼠和成年鼠海馬組織，結(jié)果顯示，經(jīng)水迷宮實驗進行行為訓練的大鼠Arc蛋白表達量高于未接受行為訓練的對照組大鼠，且接受行為訓練的成年鼠Arc蛋白表達量高于幼齡鼠。表明Arc與大鼠空間認知相關(guān)，且與年齡相關(guān)。 4、FISH檢測發(fā)現(xiàn)定位航行訓練組大鼠海馬Arc mRNA表達量高于未接受行為訓練的對照組大鼠，且接受行為訓練的成年鼠Arc表達量高于接受行為訓練的幼齡鼠。 5、RT-PCR及FISH結(jié)果顯示在幼齡鼠和成年鼠海馬Alpha-CaMK2a、ERK1、ERK2、NMDAR2AmRNA的表達無明顯差別；經(jīng)定位航行訓練后，在海馬的表達量明顯高于對照組，且成年鼠高于幼齡鼠，與Arc的表達情況一致。表明Arc與上述因子相互作用，構(gòu)成信號傳導通路，完成突觸活動。 6、MS-PCR檢測及序列分析顯示，與正常對照組幼齡鼠對比，定位航行訓練幼齡鼠和成年鼠Arc啟動子第8和24位點均無甲基化，但成年鼠定位航行訓練組與正常對照組對比，甲基化位點無變化。這就可以解釋為什么定位航行訓練的成年鼠Arc表達量高于幼齡鼠。幼齡鼠和成年鼠Arc基因內(nèi)DNA無甲基化。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R3416
【圖文】：

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、運輸、斷尾（dock）[67]。Arc 表達是由應(yīng)答突觸活性的調(diào)信號誘導的。圖中描繪了突觸激活應(yīng)答因子(SARE)和 Arc 開放閱讀的基因，作為對這些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。伴隨轉(zhuǎn)錄，Arc mRNA 順式運輸 mRNPs。mRNA 在樹突定位并穩(wěn)定是基于微管運輸和局部依賴。在翻譯中，Arc RNA 是經(jīng)受快速的非感應(yīng)介導的 RNA 衰變。NA 天生是裸露的，被包裝成信使核糖核蛋白(mRNP)粒子(也包含同源 RNA 結(jié)合蛋白，組成翻譯機制，RNA 運輸包含分子退。mRNP 組裝是一個復雜的、不完全清楚的過程，從細胞續(xù)(圖 1)。Arc 3’UTR 包含兩個順式作用樹突靶向因子(DTE)，錄通訊 mRNA 樹突局限化所必需的[52]。令人驚訝的是，切除注射入胞質(zhì)的 Arc RNA 向樹突運輸[53]。一旦在胞質(zhì)中，運輸Arc 編碼區(qū)的 11 個核苷酸的應(yīng)答因子，作為異質(zhì)的核糖 的結(jié)合位點。A2RE 是在其他幾個運輸?shù)綐渫坏?mRNAs 發(fā)現(xiàn)

第一章 文獻綜述P 鞏固期間 Arc 蛋白快速降解(圖 2)。，后期 LTP 的形成涉及持久的結(jié)構(gòu)變化，包括棘的放大[88,89]。這些結(jié)構(gòu)上的變化取決于 F-actin學的一個主要條件因子是 cofilin，其磷酸化狀態(tài)udi[61]的研究中，抑制 LTP 的維持與過度磷酸化失新生的突觸肌動蛋白相關(guān)。重要的是，Arc A白的藥物----jasplakinolide 阻斷。綜上所述，這動力學促進 LTP 維持。

年齡大鼠的認知能力鼠和成年鼠定位航行訓練逃避潛伏期、表 1 可知隨著定位航行訓練天數(shù)的增加，幼齡鼠和成年降低，第 3 天顯著低于第 1 天（p<0.001），尤其是幼齡鼠力強，但其平均逃避潛伏期仍高于成年鼠，雖差異不顯著接近成年鼠，只是不穩(wěn)定。表1幼齡鼠和成年鼠Morris水迷宮逃避潛伏期分析第一天 第二天 39.46±29.29 21.46±21.33* 1224.53±19.8& 14.85±12.27a 10.0=3.143，p=0.002；**t=5.727，p<0.001；a t=2.878，p=0.005；b t= p=0.006間

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7 徐明;李e

本文編號：2765880