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目的:通过观察在慢性脑血流低灌注状态下大鼠血和脑内β-淀粉样肽(β-amyloidpeptide,Aβ)含量的改变、Aβ各亚型在脑组织中的分布、实验动物学习记忆能力的改变以及血管淀粉样改变,研究慢性脑血流低灌注与脑内Aβ产生及对脑组织的损伤关系,对阐明慢性脑血流低灌注在阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)发病早期的作用有一定的意义。
材料和方法:雄性SD大鼠,10月龄,按抽签法随机分为模型组(M组)和对照组(C组),采用双侧颈总动脉结扎法制备慢性脑血流低灌注的动物模型。模型组按结扎天数又分为10d、30d、90d、180d组,各个模型组均设相同天数对照组。于各个实验时间点观测下述指标:
(1)采用Morris水迷宫检测大鼠的空间学习和记忆能力;
(2)检测鼠脑重量和体积;
(3)采用放射免疫分析法检测血清、皮层、海马中Aβ含量;
(4)采用蛋白印迹法(Western-blot)检测皮层、海马中APP含量;
(5)组织形态学观察:
1)HE染色观察慢性脑血流低灌注大鼠脑的一般形态学变化;
2)免疫组织化学染色方法观察皮层、海马CAl区的APP、Aβ1-40、Aβ1-42的分布及表达;
3)刚果红染色观察脑实质中小血管的淀粉样改变。
结果:
(1)动物学习记忆能力的变化:与对照组相比,30d模型组大鼠开始出现逃避潜伏期和游泳路径延长;90d、180d模型组大鼠学习成绩和记忆成绩中的逃避潜伏期和游泳路径均明显延长,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。
(2)鼠脑的重量和体积的测定:10d模型组大鼠脑重明显大于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。
(3)Aβ含量的变化:10d、30d、90d、180d模型组血清Aβ含量均明显高于其对照组,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01);90d模型组海马Aβ含量(0.818pg/g)比对照组(0.653pg/g)明显升高,180d模型组海马Aβ含量(0.897pg/g)仍显著高于对照组(0.708pg/g);皮层Aβ含量增高出现较晚,180d模型组皮层Aβ含量(0.807pg/g)比对照组(0.756pg/g)增高,差异有统计学意义(P<0.05)。
(4)APP含量变化:模型组海马APP含量于90d时即开始增高,是对照组的1.2倍,180d时仍是对照组的1.16倍(P<0.05);皮层额顶叶APP含量180d时开始增高,模型组是对照组的1.39倍,差异有统计学意义(P<0.01)。
(5)形态学观察结果:
1)HE染色结果:模型组大鼠皮层和海马的神经元出现肿胀、形状不规则、胞浆皱缩、嗜神经现象、固缩变性、脱失等。
2)免疫组化染色结果:90d模型组海马CA1区、180d模型组皮层及海马CA1区APP、Aβ1-40表达增多;180d模型组皮层及海马CA1区Aβ1-42表达增多,差异有统计学意义(P<0.05)。Aβ1-40阳性反应产物均匀分布于胞浆内,30d、90d、180d模型组的血管壁可见程度不同的阳性着色;Aβ1-42阳性反应产物在神经元胞质内呈颗粒状聚集,180d模型组可见血管外膜处有大量Aβ1-42阳性颗粒聚集。
3)刚果红染色结果:180d模型组脑组织动脉血管壁可见均一无结构的淀粉样物质沉积,呈鲜红色。
结论:
(1)慢性脑血流低灌注早期即可引发学习和记忆能力的下降;
(2)慢性脑血流低灌注可使血中Aβ含量持续增高;
(3)慢性脑血流低灌注可使脑内海马及皮层中APP、Aβ表达增加,海马中的变化早于皮层变化;
(4)慢性脑血流低灌注可使Aβ1-40和Aβ1-42在脑组织中的表达均增加,Aβ1-40主要均匀分布于神经元和血管壁中,Aβ1-42在神经元胞浆中出现聚集成堆;
(5)慢性脑血流低灌注可使脑血管发生淀粉样变性;
(6)慢性脑血流低灌注可能在AD早期发病过程中起着重要的作用。