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基于阿尔茨海默症神经胶质细胞增生所致炎症反应的研究

2021-05-07祝绍峰侯翌葳孙阳席思婕孙剑明姚宏波

世界复合医学 2021年3期
关键词:阿尔兹胶质神经元

祝绍峰,侯翌葳,孙阳,席思婕,孙剑明,姚宏波

齐齐哈尔医学院基础医学院,黑龙江齐齐哈尔 161006

阿尔兹海默病是指患者伴有认知功能减退、 人格及行为障碍为特征表现一类神经系统病变疾病, 对其病理改变为脑内β 淀粉样蛋白沉积后形成老年斑,tau 蛋白过度磷酸化后形成神经元纤维缠结、神经元缺失[1]。 目前对发病机制尚不明确,经知晓其发病机制包括以下几类:Aβ沉积学说、遗传学因素及中枢胆碱能损伤学说等。 研究指出[2],神经胶质细胞结构及功能异常变化,同样与阿尔兹海默病病理生理密切相关。 大量尸检结果表明[3],阿尔兹海默病患者中合并严重局灶性炎症反应, 皮质及神经炎性斑中发现大量活化小胶质细胞、 星型胶质细胞及免疫反应产物,正常人群中无上述反应。 为此,2019 年7 月—2020 年1 月该实验选取16 只实验小鼠证实阿尔兹海默病与神经胶质细胞与炎症之间关系,现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验选取雄性小鼠16 只,随机分为两组,各8 只。 年龄范围10~12 周,体质量264~310 g,平均(284.2±14.4)g。均为SPF 级,购自北京华阜康生物技术科技有限公司(动物合格证号0284311)。

1.2 方法

1.2.1 实验动物处理将16 只小鼠分笼饲养,自然光照,标准喂养,所有小鼠均标准饲养7 d,对模型组小鼠,可双侧海马注射5 μL 凝胶态Aβ25~35,对照组小鼠,双侧位置注射5 μL 生理盐水。 动物痴呆模型制作:对小鼠腹腔内,可注射4%水合氯醛溶液1 mL/100 g,当麻醉后,将小鼠固定至脑立体定位仪上, 同时, 要求参考小鼠立体定位图谱,并对海马CA1 区定位,依据实验标准,并确定进针点并进针,位置上:前囟后3.50 mm,中缝左或右±2.00 mm,缓慢对颅骨脑硬膜平面注射2.7 mm,予以微量注射器,缓慢向双侧海马注入Aβ25~35,留针5 min,缝合伤口,术后予以青霉素抗炎。

1.2.2 生化检查两组小鼠均选取麻醉方式为水合氯醛(国药准字H34022125;规格5 mL),心脏内取血,将其保存至室温下30 min,4℃下,并以4 000 r/min 离心,经10 min 后并取上清液,保存在低温冰箱中。 酶联免疫吸附实验法检测两种炎性指标,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β),严格按照试剂盒说明书操作。 取血后,予以左心室灌注250 mL 生理盐水及含4%多聚甲醛磷酸盐缓冲液,先快后慢,1 h 后并断头去脑部组织,沿着注射位置并切开冠状面,将其分为左右半脑,予以4%多聚甲醛固定过夜,脱水、透明、浸蜡,朝下包埋两块脑部组织,冠状切片,厚度为5 um,并染色开展免疫组化。硫堇染色法:沿着中间位置切开石蜡标本,并连续切片,后每隔4 张,抽取一张并予以二甲苯脱蜡,后梯度乙醇水合,蒸馏水进行冲洗,0.2%硫堇60℃水浴30~60 min 后,经冷却后,并采取梯度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。 细胞计数法:抽取大脑皮层损伤程度最为严重小鼠,每组3 只,抽取2 张切片,并在光镜下观察,切片上,均予以2 个400 倍视野,开展神经细胞技术。 予以免疫组织化学技术,对胶质细胞及神经胶质原纤维酸性蛋白质表达检测。

1.3 统计方法

采用SPSS 18.0 统计学软件分析数据, 计量资料以(±s)表示,组间比较采用t 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组小鼠Aβ 下致阿尔兹海默下大脑皮层神经元炎症情况下数量比较

硫堇染色后,对照组中小鼠皮层中,神经元表现上,以清晰、完整,突起明显、胶质细胞数量少。 模型组小鼠皮层中,神经元表现上,呈现减少、断裂及细胞不完整,此时以局部区域神经元坏死为表现(图1),模型组大脑皮层神经元炎症数量多于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 两组小鼠大脑皮层神经胶质细胞数量比较[(±s),个]Table 1 Comparison of the number of glial cells in the cerebral cortex of the two groups of mice[(±s),pcs]

表1 两组小鼠大脑皮层神经胶质细胞数量比较[(±s),个]Table 1 Comparison of the number of glial cells in the cerebral cortex of the two groups of mice[(±s),pcs]

组别神经胶质细胞数量模型组(n=8)对照组(n=8)t 值P 值516.65±24.26 105.65±14.26 41.310 0.001

2.2 两组小鼠血清中TNF-α 和IL-1β 水平比较

模型组小鼠血清中TNF-α 和IL-1β 水平高于对照组,两组差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 两组小鼠血清中TNF-α 和IL-1β 水平比较[(±s),pg/mL]Table 2 Comparison of serum levels of TNF-α and IL-1β between the two groups of mice[(±s),pg/mL]

表2 两组小鼠血清中TNF-α 和IL-1β 水平比较[(±s),pg/mL]Table 2 Comparison of serum levels of TNF-α and IL-1β between the two groups of mice[(±s),pg/mL]

组别TNF-α IL-1β模型组(n=8)对照组(n=8)t 值P 值85.65±25.56 40.05±13.12 4.489 0.001 13.32±5.65 7.44±2.45 2.701 0.017

A 为模型组;B 为对照组A is the model group; B is the control group

3 讨论

阿尔兹海默病患者, 因脑部伴有持续、 慢性炎症反应,此时参与炎性反应细胞主要为神经胶质细胞。 部分研究指出[4],若长期服用非甾体类抗炎药物,阿尔兹海默病发病率显著降低, 炎症反应往往参与阿尔兹海默病发病过程。小胶质细胞(MG)占据脑内所有胶质细胞5%~10%,其归为脑内单核-巨噬细胞系统。 一般情况下,多处于静息状态,当受到刺激后激活并吞噬、清除Aβ,从而降低Aβ 神经毒性,但另一方面,上述过程中会产生大量生物活性物质,伴随着细胞表面受体上调及炎性因子高表达,引起神经元凋亡、死亡,加速阿尔茨海默病进程[5]。 星形胶质细胞存在于阿尔茨海默病齿状回、 海马各区胶质纤维酸性蛋白阳性星型胶质细胞中,呈现上升趋势。 动物模型研究表明[6],当星型胶质细胞激活后,此时机体内TNF-α过度表达后并产生慢性炎症反应, 引起一系列异常行为造成神经退行性病变。 少突胶质细胞作用可维持、保护神经元正常功能,当少突胶质细胞异常时,并造成中枢神经系统脱髓鞘病变,严重时引起神经元损伤。

目前多数研究证实[7],对阿尔兹海默病患者而言,激活胶质细胞表达增加,其表达与胶质细胞活性为正比,此时胶质细胞增生,则表明中枢神经伴有一定程度损伤。 试验结果得出, 模型组小鼠注射Aβ25~35 后并进行硫堇染色,小鼠皮层神经元少,突起减少、断裂,细胞体表现不完整,局部区域神经元死亡,结果表明,对阿尔兹海默病小鼠模型而言, 自身中枢神经胶质细胞数量增多并伴有神经元损伤。 部分研究指出[8],阿尔兹海默病患者脑内老年斑周围中,伴有大量活化神经胶质细胞及炎性因子,其疾病进程情况往往与神经退行性疾病病变联系紧密, 且伴有持续慢性炎性反应。 文章指出,模型组大脑皮层神经元炎症数量(516.65±24.26)个,多于对照组(105.65±14.26)个, 模型组TNF-α、IL-1β 分别为 (85.65±25.56)pg/mL、(13.32±5.65)pg/mL, 高 于 对 照 组 (40.05±13.12)pg/mL、(7.44±2.45)pg/mL(P<0.05)。 研究表明[9],另一项动物试验中,通过对神经损伤小鼠脑皮层神经元炎症数量、TNF-α、IL-1β 水平分别为(479.65±13.24)pg/mL、(84.42±21.25)pg/mL、(13.41±5.71)pg/mL 与 正 常 小 鼠 (104.56±13.78)pg/mL、(40.08±13.24)pg/mL、(7.51±2.51)pg/mL 对比显著偏高,进一步得出,神经损伤会进一步加重炎症反应,TNF-α 诱导神经毒性, 激活胶质细胞自分泌谷氨酸盐试验, 若机体TNF-α、IL-1β 水平进一步上升,反应痴呆严重程度,为一项辅助生物学诊断指标。 血清中, 若处于高水平TNF-α时,神经元自身伴有毒性作用,会协同IL-1 诱导,病程进展速度加快[10]。 总结试验观点指出,阿尔兹海默病患者胶质细胞激活,相对应脑组织神经胶质细胞数量上升,释放炎症因子并造成神经元损伤。 因此,对临床医师而言,对阿尔兹海默病患者需及时予以抗炎药物服用, 从而抑制脑内炎症反应,减缓病程进展。 神经胶质细胞在阿尔兹海默病中扮演着重要角色, 小胶质细胞及星形胶质细胞处于特定炎症介质调控下活化, 通过依赖性对中枢神经系统加以调节造成损伤。 胶质细胞所介导炎症,与阿尔兹海默病相关病变进展具有双重性, 不同学者对其治疗阿尔兹海默病途径进行研究中, 利用阿尔兹海默病相关动物模型开放及治疗方式取得显著成效[11]。目前对阿尔兹海默病疾病发病机制尚无完全定论, 仅知晓胶质细胞参与疾病发病过程,对检测诊断提供合理依据。 但由于阿尔兹海默病作为一类无法根治性疾病,因此,介于神经胶质细胞自身多功能特性, 将其作为对象进行研究为阿尔兹海默病未来可发展新方向之一[12]。由于该次实验仅开展小鼠实验,且实验目标数量、实验室条件限制,会影响整体实验数据,后续仍需加大样本量进一步证实论点。

综上所述, 阿尔兹海默病中小鼠神经元炎症细胞数量显著偏多, 胶质细胞及促炎因子释放会造成小鼠脑神经元损伤。

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