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阿尔茨海默氏病(AD)是一种慢性神经退行性疾病,β淀粉样蛋白(amyloidβ,Aβ)在AD神经系统病变中起重要作用。Aβ,特别是含有42个氨基酸残基的Aβ(Aβ42),具有直接的神经毒性作用。但近年来越来越多的证据提示,Aβ引起的炎症反应对AD的病情发展起重要作用。我们实验室以前的研究提示人趋化物质受体FPRL1(formylpeptide receptor-like1,也称甲酰肽类受体1)是Aβ42的功能性受体。Aβ42可通过作用于FPRL1及小鼠同源受体FPR2而诱导单核吞噬细胞(单核细胞和小胶质细胞)趋化移动(chemotaxis);用原位杂交方法在AD病人脑组织切片检测到包围并侵润于淀粉样斑的单核吞噬细胞高度表达FPRL1。进一步的研究表明FPRL1可介导单核吞噬细胞对Aβ42的内吞及其在细胞内的沉积。这些结果提示FPRL1既介导小胶质细胞对Aβ的摄取和沉积,又介导Aβ42对小胶质细胞的趋化和激活作用,可能在AD脑部炎症反应中发挥重要作用。本课题利用RNA干扰技术在离体和整体水平进一步研究了FPR2在Aβ所致脑部炎症反应中的作用。
我们构建了3个表达FPR2 mRNA不同区域的小片段发夹结构RNA(small hairpinRNA,shRNA)的慢病毒载体,通过在HEK293T细胞中包装得到慢病毒(lentivirus),感染FPR2/293细胞系,用RT-PCR、免疫细胞化学和趋化反应实验分别在mRNA、蛋白质和功能水平筛选获得能有效抑制FPR2表达和功能的FPR2 shRNA表达载体。用携带FPR2 shRNA表达载体或空载体的慢病毒感染原代培养的小鼠小胶质细胞和星形胶质细胞,用实时定量PCR(Real-Time PCR)和ELISA分别在mRNA和蛋白质水平检测Aβ42诱导的炎性细胞因子的表达和释放。结果发现RNA干扰导致的FPR2表达下降能显著抑制Aβ42刺激引起的IL-1β、IL-6和MCP-1在小鼠原代小胶质细胞和星形胶质细胞的表达和释放、以及Aβ42刺激引起的iNOS和TNF-α在小鼠原代星形胶质细胞的表达。采用立体定位技术向小鼠海马注射携带FPR2 shRNA表达载体或空载体的慢病毒,建立小鼠脑部FPR2敲除模型及相应对照。2周后,在同一部位注射Aβ42或相应溶剂,采用免疫组织化学方法检测海马胶质细胞的激活及炎性细胞因子的表达。结果发现,RNA干扰抑制FPR2的表达对Aβ42刺激引起的小胶质细胞和星形胶质细胞激活、TNF-α和IL-6的表达有显著的抑制作用。上述结果提示FPR2介导了Aβ42引起的AD脑部炎症反应,为AD防治的研究提供了新的思路和靶标。同时,在目前尚无高效FPR2特异性拮抗剂和中和抗体的情况下,筛选得到的FPR2 shRNA表达载体可为FPR2功能和病理作用的研究提供有效的工具。
阿尔茨海默氏病(Alzheimers disease,AD)的主要病理特征为细胞外淀粉样蛋白沉积、神经元内神经纤维原缠结、以及神经元丢失。淀粉样沉积常伴有胶质细胞侵润。APPswe/PS1dE9转基因小鼠表达瑞典型突变的淀粉样蛋白前体蛋白(amyloid precursorprotein,APP)和缺失外显子9的早老素-1(presenilin-1,PSI)。在APPswe/PS1dE9小鼠,淀粉样蛋白沉积出现在病程的早期,但是在疾病发展过程中以胶质细胞激活和炎性细胞因子表达为特征的炎症反应的发生发展进程及其与淀粉样蛋白沉积的关系尚不清楚。
我们在2、4、6、8、10和12月龄的雄性APPswe/PS1dE9小鼠,用硫黄素S染色和免疫组织化学方法,观察了脑淀粉样蛋白沉积和炎症反应的发生发展进程。用硫黄素S染色和抗Aβ抗体检测到淀粉样蛋白沉积最早出现在4月龄时,且随年龄增加而增多。CD11b阳性细胞(激活的小胶质细胞)在4月龄时成簇出现在海马和皮层部位,GFAP阳性细胞(激活的星形胶质细胞)则在6月龄后出现在海马和皮层部位,这两类细胞均随年龄增加而增多。用抗CD11b或GFAP的抗体和硫黄素S双染色发现成簇出现的小胶质细胞和星形胶质细胞包围或浸润于淀粉样斑。TNF-α的表达最早在8月龄的小鼠检测到,IL-1β、IL-6和MCP-1的表达则最早出现在10月龄时,且这些细胞因子的表达随年龄增加而增多。用抗炎性细胞因子的抗体和抗细胞特异性标志蛋白的抗体双染色,检测到激活的小胶质细胞和小部分激活的星形胶质细胞表达TNF-α、IL-1β、IL-6和MCP-1,部分神经元也表达MCP-1。MCP-1在神经元的表达在AD转基因小鼠模型是首次检测到,与最近报道在AD病人脑组织中检测到的结果一致。以上结果说明在APPswe/PS1dE9小鼠,淀粉样蛋白沉积和相关的胶质细胞激活出现于AD病程的早期并随年龄增加而逐渐加剧;胶质细胞和神经元都参与了AD的慢性炎症反应。本课题为利用APPswe/PS1dE9小鼠模型进一步研究AD的发病机制、寻找新的治疗靶标、以及治疗的研究提供了新的信息并奠定了实验基础。