本文選題：低氧暴露　切入點：tau蛋白　出處：《中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：研究目的： 高原地區(qū)屬于我國戰(zhàn)略要地，其低壓、低氧、寒冷等環(huán)境因素對人體多個系統(tǒng)產生影響，其中中樞神經系統(tǒng)是對缺氧敏感的重要系統(tǒng)。低氧環(huán)境能夠對神經系統(tǒng)造成影響已經得到證實，高原低氧對神經系統(tǒng)、認知功能的影響機制作為熱點問題受到廣泛關注。神經系統(tǒng)的多種病變都與神經細胞中的tau蛋白有關，它是一種微管結合蛋白，，當其發(fā)生過度磷酸化時會影響微管正常生理功能，可能導致認知功能減退。低氧暴露將對認知功能造成怎樣的損傷？具體機制是什么？損傷后能否通過有效手段進行改善，例如營養(yǎng)補充。這一系列問題若能得到解決，將會對高原環(huán)境所致認知功能障礙的預防與治療有重要意義，并可為特殊環(huán)境作業(yè)人員提供健康指導。 研究方法： 本研究以昆明小鼠為研究對象，建立慢性低氧暴露模型。通過曠場實驗、避暗實驗和八臂迷宮從整體水平來評價低氧暴露對學習記憶的影響。應用蛋白免疫印跡從分子水平檢測其腦中tau蛋白磷酸化的水平，檢測乙酰膽堿相關酶類的活性，觀察膽堿能水平的變化。應用HE染色觀察神經元的形態(tài)變化，判斷低氧暴露對神經系統(tǒng)的損傷程度。在明確慢性低氧暴露對小鼠認知功能造成損傷后進一步用膽堿及其它復合B族維生素進行營養(yǎng)干預。從整體水平和分子水平兩個層面評價干預效果。因此，研究主要分為兩部分：1、不同低氧暴露時間對小鼠認知功能的影響2、補充膽堿及其它復合B族維生素對低氧暴露小鼠認知功能的改善。 結果： 一、低氧暴露對小鼠學習記憶能力及tau蛋白磷酸化的影響 將實驗動物隨機分為4組：對照組（control group，control）、8h低氧暴露組（8h）、7d低氧暴露組（7d）、28d低氧暴露組（28d）。將模型組動物放入低壓艙內，環(huán)境條件為模擬海拔5500m高度。對照組放于常氧環(huán)境中，溫濕度與低氧組基本一致。曠場實驗結果顯示8h低氧暴露后小鼠穿格數和直立次數呈降低趨勢，7d后略有升高，但均不具有統(tǒng)計學意義。28d低氧暴露后在中央區(qū)域的停留時間顯著延長（P0.05），穿格數和直立次數顯著降低。避暗實驗結果顯示，急性低氧8h后，小鼠避暗潛伏期有下降趨勢，連續(xù)低氧28d后顯著降低(P0.05)，錯誤次數隨著低氧時間的增加而增多。說明急性低氧對小鼠的短期學習記憶能力有損傷，慢性低氧較急性低氧嚴重。 蛋白免疫印跡的實驗結果顯示在海馬組織中，隨著低氧時間的增加tau蛋白Thr181、Ser202/T205和Ser396位點的磷酸化程度有上升趨勢，在28d低氧暴露后顯著升高；低氧暴露8h、7d時，Ser262磷酸化程度未發(fā)生明顯改變，而28d后其磷酸化程度明顯升高。皮層中的磷酸化Thr181、Ser262和Ser396含量在低氧暴露7d后達到最高，28d后略有下降；Ser202/T205位點的磷酸化水平隨著時間增加而升高，在28d時達到了最高。GSK-3β是重要的tau蛋白磷酸激酶之一，正常狀態(tài)下的GSK-3β誘導tau蛋白磷酸化，而過度磷酸化的GSK-3β則會喪失功能，被稱為抑制型GSK-3β。Western blot檢測結果顯示低氧28天后抑制型GSK-3β表達下調，說明低氧暴露導致的tau蛋白過度磷酸化與抑制型GSK-3β減少有關。 神經遞質乙酰膽堿相關酶類變化的檢測結果顯示，與常氧環(huán)境對照組比較，低氧暴露28天時乙酰膽堿酯酶活性有升高趨勢，膽堿乙酰轉移酶活性顯著降低。由此可知低氧暴露28天對小鼠的學習記憶能力影響最為嚴重。 HE結果顯示正常對照組海馬CA1區(qū)細胞呈橢圓形，染色均一，胞漿清晰，核仁明顯，細胞排列緊密有序、層次分明。與正常對照組相比，低氧暴露組海馬CA1區(qū)細胞排列相對疏松，層次比較清晰。過度的磷酸化可使tau蛋白失去生物學功能，減弱tan蛋白促進和穩(wěn)定微管聚合的能力，易于聚集成雙股螺旋細絲結構，并可與神經元中正常的微管相關蛋白結合，使微管結構崩解，成為毒性分子，進而導致神經元退變。 二、補充膽堿及其它復合維生素B對低氧暴露小鼠認知功能的影響 將實驗動物分成5組：對照組（CONTROL）、低氧暴露模型組（HYPOXIA）、低氧暴露同時補充其它復合維生素B組（HB）、低氧暴露同時補充膽堿組（HC）、低氧暴露同時補充膽堿及其它復合維生素B組（HBC）。干預結束后首先從整體水平檢測其行為能力和記憶能力，通過行為學實驗檢測。曠場實驗結果顯示，與模型組相比，聯(lián)合補充膽堿及復合維生素B族組的潛伏期及穿格次數均有明顯升高趨勢，說明聯(lián)合補充膽堿和復合維生素B能減輕低氧對其活動能力的影響，可以提高神經系統(tǒng)興奮性。避暗實驗結果顯示與模型組相比，單純補充維生素B族后小鼠的短期記憶能力沒有顯著性變化，單純補充膽堿后錯誤率有下降趨勢，聯(lián)合補充VB和膽堿后潛伏時間顯著升高，錯誤次數下降。說明聯(lián)合補充膽堿及其它復合維生素B能夠改善慢性低氧暴露引起的短期記憶損傷。八臂迷宮實驗結果表明，與模型組相比，單純補充維生素B族后小鼠的典型錯誤次數和錯誤時間均未見明顯差異，，聯(lián)合補充膽堿及其它維生素B后典型錯誤次數和實驗時間都有降低趨勢(P0.05)。提示補充膽堿對低氧暴露小鼠的空間記憶能力有明顯改善。 神經遞質乙酰膽堿相關酶類變化的檢測結果顯示，與低氧暴露模型組相比，補充膽堿后乙酰膽堿酯酶活性有下降趨勢。由此可知，膽堿干預能夠改善中樞膽堿能系統(tǒng)。Western blot檢測結果顯示，與低氧暴露模型組相比，在海馬組織中，單純補充膽堿后T181位點的磷酸化水平顯著升高，聯(lián)合補充維生素B和膽堿后T181、S262、AT8位點的Tau蛋白磷酸化水平有所升高；在皮層組織中，補充膽堿后T181、S262、AT180、AT8和S396的磷酸化水平均有下降趨勢。說明補充膽堿及B組維生素能夠從分子水平降低Tau蛋白的磷酸化程度。在皮層和海馬中抑制型GSK-3β的含量在聯(lián)合補充膽堿及維生素B后顯著增加。 結論 慢性低氧暴露28天對小鼠的學習記憶造成損傷，主要機制是低氧因素導致磷酸化tau蛋白含量增加，膽堿能水平乙酰膽堿合成減少，進而影響神經系統(tǒng)功能。通過聯(lián)合補充膽堿及復合B族維生素能夠減輕這種損傷作用，Tau蛋白磷酸化水平下降，學習記憶得到改善。其可能機制是膽堿作為神經遞質乙酰膽堿的前體，口服后能夠通過血腦屏障，經過與乙酰輔酶A的合成催化使腦內乙酰膽堿含量增加，激活神經元表面受體，啟動下游磷酸化酶信號轉導，降低tau蛋白的磷酸化水平。
[Abstract]:The purpose of the study is:
The plateau area of China belongs to the strategic, low pressure, hypoxia, cold and other environmental factors influence on many systems of the body, including the central nervous system is an important system of hypoxia sensitive. Hypoxia can cause the effect has been confirmed on the nervous system of the nervous system of high altitude hypoxia, the influence mechanism of cognitive function as a hot issue by widespread concern. Many neurological lesions are related to nerve cells in the tau protein, which is a microtubule binding protein, when the hyperphosphorylation of microtubule will affect the normal physiological function, can lead to cognitive dysfunction. Hypoxia exposure will cause damage to cognitive function? What is the specific mechanism of injury? Can improve through effective means, such as a nutritional supplement. If these problems can be solved, will be on the prevention of the plateau environment caused by cognitive dysfunction and The treatment is of great significance and can provide health guidance for special environment workers.
Research methods:
The research on Kunming mice as the research object, the establishment of chronic hypoxia model. Through field test, passive avoidance test and the eight arm maze from the overall level to evaluate the effects of hypoxia on learning and memory. Western blot using protein phosphorylation of tau protein in the brain at the molecular level, detection of enzymes related to acetylcholine activity and to observe the changes of cholinergic levels. Morphological changes of neurons were observed by HE staining, determine the hypoxia exposure on the nervous system damage in chronic hypoxia. Clear the injury further with choline and other composite vitamin B nutritional intervention on cognitive function. The effect of intervention from two aspects of the overall level and molecular level evaluation therefore, the research is mainly divided into two parts: 1, different hypoxic exposure time of mice cognitive function 2, choline supplement and other compound vitamin B group The improvement of cognitive function in mice exposed to hypoxia.
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本文編號：1619606