IETM對擬阿爾茨海默病大鼠認(rèn)知功能及APP、PS1基因表達(dá)的影響

趙楠 韓柏 王鋒 韓德五

[摘要] 目的 探討腸源性內(nèi)毒素血癥（IETM）對擬阿爾茨海默?。ˋD）大鼠認(rèn)知功能和β淀粉樣前體蛋白（APP）、早老素1（PS1）基因表達(dá)的影響。 方法 選用Wistar大鼠，連續(xù)注射D-半乳糖和AlCl3 90 d制備擬AD動(dòng)物模型。運(yùn)用Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)檢測大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，鱟試劑法檢測脂多糖（LPS）含量，ELISA法檢測腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平，RT-PCR法檢測APP、PS1基因的表達(dá)。 結(jié)果 擬AD大鼠逃避潛伏期延長（P ＜ 0.05），LPS、TNF-α水平增加（P ＜ 0.05），且APP、PS1基因表達(dá)水平增加（P ＜ 0.05）。 結(jié)論 擬AD大鼠模型伴有IETM，其可能是AD發(fā)生的危險(xiǎn)因素。

[關(guān)鍵詞] 阿爾茨海默?。荒c源性內(nèi)毒素血癥；腫瘤壞死因子-α；β淀粉樣前體蛋白；早老素1

[中圖分類號] R749.16[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1673-9701（2012）16-0004-02

Effect of IETM on neurocognitive function and hippocampal APP, PS1 gene expression in Alzheimers disease rats

ZHAO Nan1 HAN Bai1 WANG Feng2 HAN Dewu2

1.Department of Psychiatry, First Affiliated Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China; 2.Institute of Liver Diseases, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

[Abstract] Objective To investigate the effect of intestinal endotoxemia (IETM) on neurocognitive function and amyloid precursor protein (APP) and presenilin 1(PS1) gene expression in rats with Alzheimers disease (AD). Methods The AD experimental rats injected D-galactose and AlCl3 for 90 days. Subsequently, neurocognitive function of the rats were assessed by Morris water maze; the level of lipopolysaccharide (LPS) was determined by TAL, tumor necrosis factor-α (TNF-α) was determined by ELISA; Hippocampal gene expressions of APP, PS1 were tested by RT-PCR. Results Compared with the normal control group, the experimental group had increased the escape latency (P ＜ 0.05) in Morris water maze test; LPS, TNF-α in AD rats were increased (P ＜ 0.05); the expressions of APP and PS1 mRNA in hippocampus were increased (P ＜ 0.05). Conclusion The rat model of Alzheimers disease is accompanied IETM and that may be a risk factor in the development of AD.

[Key words] Alzheimers disease; Intestinal endotoxemia; Tumor necrosis factor-α; Amyloid beta-protein precursor; Presenilin 1

阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）是一種神經(jīng)退行性疾病，發(fā)病機(jī)制尚不明確。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為AD的發(fā)病與β淀粉樣蛋白（Aβ）沉積所致的慢性炎癥有關(guān)，Aβ沉積被認(rèn)為是AD患者腦部的毒性來源。研究結(jié)果顯示，AD是一種自身毒性的改變，炎性反應(yīng)在其中起重要作用[1]，在AD患者腦內(nèi)可觀察到明顯的炎性反應(yīng)和自主免疫反應(yīng)[2]。腸源性內(nèi)毒素血癥（IETM）假說[3，4]認(rèn)為，內(nèi)毒素激活枯否細(xì)胞所分泌的多種活性物質(zhì)是導(dǎo)致多種病理過程發(fā)生凋亡和炎癥反應(yīng)的重要機(jī)制。本研究通過應(yīng)用D-半乳糖和AlCl3建立擬AD動(dòng)物模型[5]，觀察大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，并檢測血漿LPS、TNF-α含量以及海馬APP、PS1基因表達(dá)水平，從而探討IETM在AD發(fā)病中的作用。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物

成年Wistar大鼠60只（雌雄各30只，體重230～300 g），山西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。

1.2 儀器和試劑

DU640型核酸蛋白分析儀（Beckman公司），UNOII型PCR儀（Biometra公司），鱟試劑盒（廈門市鱟試劑實(shí)驗(yàn)廠有限公司），TNF-α試劑盒（北京東亞免疫技術(shù)研究所）等。

1.3 制備擬AD動(dòng)物模型

60只Wistar大鼠隨機(jī)分為對照組和模型組，模型組連續(xù)注射D-半乳糖[60 mg/（kg·d），生理鹽水配制]和AlCl3[5 mg/（kg·d），雙蒸水配制]90 d；對照組注射等量生理鹽水和雙蒸水。

1.4 Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)

采用Morris水迷宮法測試大鼠認(rèn)知功能[6]，記錄大鼠游到終點(diǎn)的時(shí)間（逃避潛伏期）。

1.5 LPS、TNF-α測定

腹主動(dòng)脈取血，嚴(yán)格按試劑盒說明檢測。

1.6 APP和PS1基因表達(dá)的檢測

提取大鼠海馬mRNA，應(yīng)用RT-PCR技術(shù)檢測APP和PS1基因的表達(dá)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)以（x±s）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，P ＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)

兩組大鼠潛伏期隨著訓(xùn)練次數(shù)增加而縮短。經(jīng)過重復(fù)測量方差分析可認(rèn)為5個(gè)時(shí)間點(diǎn)間5個(gè)時(shí)間段的潛伏期存在二次曲線的變化趨勢（F = 6.937，P ＜ 0.01）；兩組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F = 4.937，P ＜ 0.05）。見表1。

表1 兩組大鼠逃避潛伏期的比較（x±s）

注：與對照組相比，*P ＜ 0.05

2.2 LPS、TNF-α的變化

模型組LPS、TNF-α及腦細(xì)胞凋亡水平較對照組均明顯升高（t = 3.21、2.95、4.67，P ＜ 0.05），說明在模型組大鼠體內(nèi)發(fā)生了內(nèi)毒素血癥。見表2。

表2 兩組大鼠血漿LPS、TNF-α含量及凋亡率（x±s）

注：與對照組相比，*P ＜ 0.05

2.3 海馬內(nèi)APP和PS1基因表達(dá)的比較

表3和圖1、2可看出模型組APP、PS1表達(dá)水平較對照組高（P ＜ 0.05）。

表3 兩組大鼠APP、PS1基因的表達(dá)（x±s，%）

注：與對照組相比，*P ＜ 0.05

3 討論

AD是由多種因素共同作用形成的?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞（MG）是AD的又一病理特征，MG的激活是神經(jīng)元死亡的早期事件[7]。近年來研究表明，Aβ聚集能活化MG和星形膠質(zhì)細(xì)胞，引起炎癥反應(yīng)和神經(jīng)毒性作用，是AD發(fā)病的核心機(jī)制[8]。MG、肝臟枯否細(xì)胞和血液中單核細(xì)胞均屬單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，內(nèi)毒素作為最敏感的激活劑[9]，可激活免疫細(xì)胞觸發(fā)炎癥因子級聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)內(nèi)毒素激活大量MG，可釋放多種細(xì)胞因子、補(bǔ)體及其激活物等[10]，從而誘發(fā)炎癥反應(yīng)、自由基聚集、鈣離子平衡紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，可能是AD發(fā)生的重要機(jī)制。LPS作為IETM的核心成分，可直接損傷細(xì)胞，并激活枯否細(xì)胞和單核細(xì)胞，釋放更多的促炎介質(zhì)（TNF-α、IL-1等）介導(dǎo)組織損害。TNF-α可大量存在于老年斑周圍，還可上調(diào)環(huán)加氧酶2，增加有害自由基的產(chǎn)生[11]，進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)。

本研究揭示D-半乳糖和AlCl3建立的擬AD大鼠模型可在基因水平調(diào)控APP和PS1基因，使其表達(dá)增高。研究結(jié)果表明，模型組大鼠體內(nèi)LPS水平高于對照組（t = 3.21，P ＜ 0.05），說明在模型組大鼠體內(nèi)發(fā)生了IETM；我們還觀察到模型組認(rèn)知功能明顯下降（F = 6.937，P ＜ 0.01），且APP和PS1基因表達(dá)水平增加，提示IETM可使AD大鼠認(rèn)知功能下降，可能與APP和PS1基因表達(dá)上調(diào)有關(guān)；模型組大鼠體內(nèi)TNF-α水平高于對照組（t = 2.95，P ＜ 0.05），提示高水平TNF-α發(fā)揮了神經(jīng)毒性作用，與AD的發(fā)病有關(guān)。

綜上所述，在體內(nèi)增高的LPS刺激下，TNF-α水平升高，與此同時(shí)，LPS可誘導(dǎo)模型大鼠腦內(nèi)APP和PS1 mRNA的表達(dá)，從而促進(jìn)腦組織Aβ沉積。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，擬AD大鼠模型有IETM的發(fā)生，可致大鼠認(rèn)知功能下降以及血漿LPS、TNF-α含量和海馬APP、PS1基因表達(dá)水平的增加。由此可見，IETM可能是AD發(fā)生過程中一個(gè)重要的危險(xiǎn)因子，通過本研究能夠?yàn)槊鞔_AD的發(fā)病機(jī)制提供新的思路和理論依據(jù)。

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（收稿日期：2012-03-16）