脯氨酰顺反异构酶Pin1在氯化钴致小鼠大脑与年龄相关的神经退行性损害中的保护作用及分子机制

来源 :福建医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwj2005
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目的研究氯化钴对小鼠与年龄相关的神经退行性损害作用,阐明脯氨酰顺反异构酶(Pin1)在氯化钴致与年龄相关的神经退行性损害作用及可能的调控机制。方法40只C57BL/6雄性野生型和Pin1基因敲除型的2月龄小鼠和40只C57BL/6雄性野生型和Pin1基因敲除型的12月龄小鼠分别随机分为Saline组和氯化钴染毒组(腹腔注射4.0、8.0、16.0mg/Kg),每天1次,连续30天。(1)PCR鉴定小鼠基因型;(2)利用Morris水迷宫实验(隐蔽平台和空间探索实验)先检测氯化钴染毒是否改变小鼠的空间学习记忆功能,再测定Pin1基因敲除小鼠空间学习记忆功能的改变;(3)利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定氯化钴染毒后钴等重金属离子在血液、大脑皮层、海马组织中的含量;(4)利用HE染色、银染、尼式染色、观察小鼠海马、大脑皮层组织的病理改变;(5)利用qRT-PCR、Western-blot检测缺氧诱导因子HIF-1α,细胞凋亡Caspase-9基因的mRNA及蛋白表达在小鼠海马、大脑皮层组织中变化;(6)原位缺口末端标记(TUNEL)染色检测Pin1基因敲除小鼠海马、大脑皮层组织中细胞凋亡;(7)qRT-PCR、Western-blot检测与神经退行性疾病相关的Pin1基因的mRNA及蛋白表达水平在海马、大脑皮层组织中的变化。(8)qRT-PCR、Western-blot检测糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)基因的mRNA及蛋白表达水平在小鼠海马、大脑皮层组织中变化;(9)qRT-PCR、Western-blot检测与神经纤维缠结形成相关的Tau及pT231-tau、cis pT231-tau、trans pT231-tau的mRNA及蛋白表达水平在小鼠海马、大脑皮层组织中的变化;(10)qRT-PCR、Western-blot检测与老年斑形成相关的β淀粉样前体APP、β淀粉样多肽Aβ1-42基因的mRNA及蛋白表达水平在海马、大脑皮层组织中的变化;结果(1)相比于Saline组,氯化钴染毒可导致2月龄和12月龄小鼠学习记忆能力与运动能力下降。与同龄野生型小鼠相比,Pin1基因敲除可进一步导致小鼠空间学习记忆能力、运动能力下降;(2)氯化钴染毒后钴离子可以进入2月龄小鼠的海马、大脑皮层及血液中,并随着氯化钴染毒剂量的增加,小鼠海马、大脑皮层及血液中钴离子含量增加。同时可引起血液及大脑皮层的部分金属离子絮乱;(3)氯化钴染毒可致小鼠海马、大脑皮层组织中的细胞出现核固缩,红色神经元增加,尼式体减少以及神经纤维缠结增多;与同龄野生型小鼠相比,Pin1基因敲除可进一步导致小鼠海马、大脑皮层组织的类神经退行性病理变化;(4)氯化钴染毒可致小鼠海马、大脑皮层组织发生缺氧诱导应激损害以及细胞凋亡。与同龄野生型小鼠相比,Pin1基因敲除小鼠发生神经细胞缺氧性、凋亡损害更显著;(5)氯化钴染毒致小鼠海马、大脑皮层组织中与神经退行性疾病相关的Pin1基因的mRNA及蛋白表达水平降低。(6)氯化钴染毒致小鼠海马、大脑皮层组织中与神经退行性疾病相关的GSK3β基因的mRNA及蛋白表达水平升高。与同龄野生型2月龄小鼠相比,Pin1基因敲除2月龄小鼠海马、大脑皮层组织中GSK3β基因的mRNA以及蛋白表达水平均升高;(7)氯化钴染毒致小鼠海马、大脑皮层组织中与神经纤维缠结形成相关Tau、pT231-tau的蛋白表达水平升高。与同龄野生型小鼠相比,Pin1基因敲除小鼠海马、大脑皮层组织中pT231-tau、Tau蛋白表达均增加,cis pT231-tau无明显变化,trans pT231-tau蛋白表示水平下降;(8)氯化钴染毒致小鼠海马、大脑皮层组织中与老年斑形成相关的APP、Aβ1-42基因的mRNA以及蛋白表达水平升高。与同龄野生型小鼠相比,Pin1基因敲除小鼠海马、大脑皮层组织中APP、Aβ1-42基因的mRNA以及蛋白表达水平均升高。结论(1)氯化钴染毒可以引起2月龄和12月龄小鼠大脑神经细胞退行性损害,Pin1蛋白表达下调;(2)Pin1基因的低表达一方面可以通过促进Tau和APP蛋白顺反构象的转变直接产生致病性的cis P-Tau和不溶性多肽Aβ,另一方面可以促进GSK3β的表达促进tau蛋白过度磷酸化和不溶性多肽Aβ的产生共同促进氯化钴致神经细胞退行性损害的发生。
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