铝对斑马鱼学习记忆能力的影响及其相关机制初步研究

【摘要】阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)是一种以持续性记忆减退、认知功能障碍、行为异常以及人格改变为特征的进行性神经退化疾病。随着全世界人口老龄化的迅速增加,AD的患病率逐年增长,其发病机制十分复杂,至今尚未明确,因此AD发病机制的深入研究对寻求治疗和预防AD的方法具有重要意义。斑马鱼作为一种新型的脊椎动物模型,由于其脑组织如嗅球、下丘脑、大脑皮质,中枢神经系统以及主要的神经递质系统如胆碱能、多巴胺、去甲肾上腺素能通路与哺乳动物相似,加之其胚胎及幼鱼小、透明、发育迅速、易于实时观察；成鱼个体小,产卵量大,易于高通量筛选等优点,使得斑马鱼广泛用于人类神经疾病的研究。Al中毒学说是AD发病机理之一,A1无生物学作用但却是一种神经毒素,可诱导氧化损害,导致神经元死亡,同时还促进老年斑及神经纤维缠结的形成,由其产生的病理学和行为学变化与阿尔茨海默病类似,但Al的作用机制复杂,至今尚未明确。因此本实验通过基因学和行为学来探讨Al对斑马鱼学习记忆能力的影响及其相关机制：采用对6-8月龄的成年AB型斑马鱼用AlCl3溶液浸泡30天后,采用T迷宫检测成年斑马鱼学习记忆能力的改变,处死成年斑马鱼后测定其相关神经生化指标及其糖代谢酶活性,通过基因芯片分析对铝的神经毒性影响作全面分析,并通过反转录荧光定量PCR对部分异常表达基因进行验证,考察其对于信号通路及蛋白表达异常等方面的影响,以期能够对铝致学习记忆损伤的机制进行客观的初步阐述,从而为Al致阿尔茨海默病的分子机制提供理论依据。结果表明：T迷宫行为学检测,铝离子组斑马鱼最后一次训练进入营养富集区(EC)的潜伏期与首次训练相比显著增加(P<0.05),正常对照组斑马鱼最后一次训练进入EC区潜伏期与首次相比极显著减少(P<0.01)；铝离子组斑马鱼脑组织神经生化指标与正常对照组相比,TChE活性、T-SOD活性、MDA含量极显著增加(P<0.01)；糖代谢相关指标与正常对照组比,糖酵解限速酶HK活力显著降低(P<0.05)、PFK活性极显著降低(P<0.01)；PK活性无显著性差异。基因芯片和RT-qPCR分析显示,在即刻早期基因中,铝离子组斑马鱼与正常对照组相比,egr2bmRNA转录水平显著升高、egr4、v-fosmRNA转录水平极显著升高；在糖代谢相关基因中,pfkfb41mRNA转录水平极显著降低,但aldobmRNA转录水平无明显差异；在其他学习记忆相关基因中,突触结合蛋白syt5mRNA转录水平显著升高,钙结合蛋白s100a10bmRNA转录水平极显著降低,icnmRNA转录水平显著降低,LOC569958mRNA转录水平无显著性差异,热休克蛋白hsp90mRNA转录水平显著降低。结论：本实验通过行为学和基因学探讨了A1对斑马鱼学习记忆的影响以及其毒性的相关机制,表明A1可能通过干扰神经递质的释放、减低糖代谢水平、诱导氧化应激和细胞凋亡等多种机制对学习记忆产生损害,为铝致阿尔茨海默病的分子机制提供了重要的理论参考。
【作者】李春杰；
【导师】付爱玲；赵宝全；
【作者基本信息】西南大学，微生物与生化药学，2014，硕士
【关键词】铝；斑马鱼；学习记忆；即刻早期基因；

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