大鼠脊髓损伤后β淀粉样蛋白的表达变化及作用机制研究

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目的:观察大鼠脊髓损伤后β淀粉样蛋白(Aβ)的表达变化,并应用Y分泌酶抑制剂DAPT降低Aβ蛋白表达,观察其对大鼠功能恢复、神经元存活和小胶质细胞活化的影响,探讨Aβ蛋白在大鼠脊髓损伤中的作用机制。方法:实验一采用SD大鼠128只,随机分为轻度损伤组(SCI-M组)、中度损伤组(SCI-Mo组)、重度损伤组(SCI-S组)和假手术组(Sham组),每组各32只。按照Allen’s打击法进行T8节段脊髓打击损伤,分别采用(1)BBB评分评估大鼠运动功能;(2)HE染色观察脊髓损伤区形态学改变;(3)酶联免疫吸附实验(ELISA)检测大鼠血液及脑脊液中Ap蛋白浓度水平;(4)免疫印迹法(Western blot)检测大鼠脊髓组织中APP、Aβ表达变化;(5)对大鼠血清和脑脊液中Aβ蛋白水平与BBB评分做Pearson相关性分析;实验二采用SD大鼠96只,随机分为脊髓损伤组(SCI)、治疗组(DAPT)、假手术组(Sham),每组各32只。分别采用(1)BBB评分评估大鼠运动功能恢复情况;(2)HE染色观察脊髓损伤区形态学变化;(3)尼氏染色观察脊髓前角运动神经元形态及神经元细胞计数;(4)酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清和脑脊液中Aβ蛋白浓度水平,以及血清中IL-1β、IL-6、TNF-α等炎症因子水平;(5)免疫印迹法(Western blot)检测脊髓组织中APP和Ap表达变化;(6)免疫荧光试验观察脊髓中Aβ、Iba-1等阳性细胞及共染情况。结果:实验一(1)大鼠SCI术后BBB评分下降:(2)大鼠SCI后12h血液及脑脊液中Ap蛋白水平开始升高,至损伤后3d升至高峰(P<0.05),各损伤组蛋白水平升高幅度随损伤程度加重而增高,损伤后28d SCI-S组仍高于Sham组水平(P<0.05):(3)SCI后1d和3d大鼠脊髓组织中Ap蛋白表达明显增高(P<0.05),各损伤组脊髓组织Aβ蛋白表达水平随损伤严重程度加重而增加;(4)SCI后3d大鼠血清和脑脊液Ap蛋白水平与损伤后28d运动功能BBB评分均呈负相关(P<0.01)。实验二(1)DAPT组大鼠运动功能评分自SCI后14d始明显高于SCI组(P<0.05);(2)HE染色发现SCI后3d和14d DAPT组大鼠脊髓背侧白质和灰质区坏死程度明显轻于SCI组;(3)尼氏染色发现SCI后3d和14d DAPT组大鼠脊髓前角运动神经元计数明显高于SCI组(P<0.05);(4)ELISA去检测发现SCI后12h DAPT组大鼠血清和脑脊液中Aβ蛋白水平明显低于SCI组(P<0.05):(5)Western blot检测发现SCI后3d DAPT组和SCI组大鼠脊髓组织APP蛋白表达较Sham组均明显增高(P<0.05),DAPT组Aβ蛋白表达较SC1组明显降低(P<0.05):(6)免疫荧光实验发现DAPT组大鼠脊髓前角运动神经元区Aβ和Ibα-1阳性细胞数明显低于SCI组(P<0.05),免疫荧光共染发现DAPT组大鼠脊髓前角运动神经元区NeuN性神经元细胞中Aβ表达较SCI组明显减少(P<0.05):(7)损伤后3d DAPT组大鼠血清IL-1、IL-6、TNF-a水平较SCI组明显降低(P<0.05)。结论:(1)大鼠SCI后早期Aβ蛋白表达升高,其升高水平呈现时间依赖性,且Aβ蛋白升高水平随SCI严重程度加重而增高。(2)大鼠SCI后血清和脑脊液中Aβ蛋白水平越高,运动功能恢复越差,监测血清和脑脊液中Aβ蛋白水平对于脊髓损伤的评估可能具有一定的参考价值。(3)大鼠SCI后脊髓中APP、Aβ蛋白表达增多,导致神经元细胞中Aβ蛋白沉积,能够引起小胶质细胞活动、释放炎症因子,导致神经元的死亡。(4)应用DAPT能够有效降低大鼠SCI后Aβ蛋白表达水平,促进运动功能恢复。其机制可能是通过减少急性期小胶质细胞激活,减轻局部炎症反应程度,从而改善了神经元的存活环境,促进了运动功能的恢复。
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