丙烯酰胺(acrylamide,ACR)是一種水溶性烯烴,作為化工原料生產(chǎn)聚丙烯酰胺。ACR的神經(jīng)毒性在人群流行病學研究中得到充分驗證。慢性ACR中毒患者的主要臨床表現(xiàn)為:手掌多汗蛻皮、四肢麻木、跟腱反射減弱或消失等。在電鏡下腫脹的軸突末端微管(microtubules,MT)數(shù)量異常,但ACR導致MT損傷的機制不清楚。微管相關蛋白(microtubule-associated proteins,MAPs)中最豐富的是MAP2,MAP2最主要的功能是參與調節(jié)MT的組裝過程。鈣蛋白酶(Calpain)是一類依賴于Ca2+激活的中性半胱氨酸水解酶,它具有水解信號酶、細胞骨架蛋白(MAP2和Tau)和膜蛋白的功能,并且與神經(jīng)病的發(fā)生發(fā)展有關。Calpeptin(CP)作為一種人工合成的肽類Calpain抑制劑,具有高效性、特異性及細胞滲透性好等優(yōu)點,與Calpain的活力位點結合,可逆的抑制Calpain的活力。假設由ACR誘導的MT損傷與calpain活力升高,MAP2降解有關。目的為了驗證ACR誘導的MT損傷與calpain活力升高和MAP2降解有關這個假設,探索CP對ACR中毒大鼠MT損傷的干預作用及機制,為ACR中毒的預防與治療提供依據(jù)。方法1.動物處理:適應性飼養(yǎng)后將Wistar大鼠隨機分為4組(每組10只),分別記為對照組、CP組、ACR組、ACR+CP組。對照組的大鼠腹腔注射(intraperitoneal,i.p.)給予生理鹽水;CP組的大鼠給予CP2000μg/kg(i.p.);ACR和ACR+CP組的大鼠給予ACR30 mg/kg(i.p.),給予ACR 1小時后,ACR+CP組給予CP200μg/kg(i.p.)。ACR隔天染毒,3次/周,共4周。CP隔天干預,早晨和晚上各一次,6次/周,共4周。將ACR溶于0.9%的生理鹽水中(濃度為30mg/ml)并以1ml/kg給予大鼠。2.體重及神經(jīng)行為功能觀察:在染毒期間,每周測量體重、后肢撐力、加速轉棒試驗和步態(tài)評分。3.組織形態(tài)觀察:進行HE染色以在光學顯微鏡下觀察脊髓切片的形態(tài)變化。4.免疫組化法分析蛋白表達:應用免疫組織化學方法在光學顯微鏡下觀察m-calpain、μ-calpain、MAP2、α-tubulin和β-tubulin蛋白在脊髓中的表達。5.免疫印跡法蛋白半定量:應用凝膠電泳和半定量免疫印跡方法,對脊髓中m-calpain、μ-calpain、MAP2、α-tubulin和β-tubulin蛋白含量進行半定量分析。6.統(tǒng)計方法:所有實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(X±s)表示。步態(tài)評分的數(shù)據(jù)用Mann-Whitney U test分析,其它的數(shù)據(jù)采用單因素方差分析(ANOVA)進行分析,組間兩兩比較采用LSD法進行分析。結果1.體重對照組與CP組4周之間基本相似不變;與對照組相比,自第2周開始,ACR組的大鼠體重下降了 5.6%(P0.05),隨著染毒的繼續(xù),這種趨勢更加明顯,到第4周時,ACR組的大鼠體重下降了 8.8%(P0.01);與ACR組相比,自第3周開始,ACR+CP組的大鼠體重增加了4.2%(P0.05),到第4周時,ACR+CP組的大鼠體重增加了6.2%(P0.01),且與對照組比較無顯著性差異(P0.05)。2.行為學指標(1)后肢撐力:對照組與CP組4周之間基本相似不變;與對照組相比,自第2周開始,ACR組的大鼠后肢展寬增加了 26.9%(P0.01),隨著染毒的繼續(xù),這種趨勢更加明顯,到第4周時,ACR組的大鼠后肢展寬增加了34.4%(P0.01);與ACR組相比,自第3周開始,ACR+CP組的大鼠后肢展寬降低了15.9%(P0.01),到第4周時,ACR+CP組的大鼠后肢展寬降低了 16.3%(P0.01),且與對照組比較仍有顯著性差異(p0.05)。(2)加速轉棒試驗:對照組與CP組4周之間基本相似不變。與對照組相比,自第3周開始,ACR組的大鼠潛伏期下降了27.0%(P0.01),隨著染毒的繼續(xù),這種趨勢更加明顯,到第4周時,ACR組的大鼠潛伏期下降了 61.7%(P0.01);與ACR組相比,自第3周開始,ACR+CP組的大鼠潛伏期增加了20.2%(P0.01),到第4周時,ACR+CP組的大鼠潛伏期增加了 70.7%(P0.01),且與對照組比較仍有顯著性差異(P0.05)。(3)步態(tài)評分:對照組與CP組4周之間基本相似不變。與對照組相比,自第2周開始,ACR組的大鼠步態(tài)評分增加了 40%(P0.05),隨著染毒的繼續(xù),這種趨勢更加明顯,到第4周時,ACR組的大鼠步態(tài)評分增加了 150%(P0.01);與ACR組相比,自第3周開始,ACR+CP組的大鼠步態(tài)評分降低了35%(P0.05),到第4周時,ACR+CP組的大鼠步態(tài)評分降低了32%(P0.05),且與對照組比較仍有顯著性差異(P0.05)。3.組織病理在染毒終點,對照組和CP組大鼠的脊髓組織形態(tài)正常,組織結構完整;運動神經(jīng)元的細胞核主要位于細胞中央,核仁清晰。但是ACR組脊髓組織排列疏松,囊泡狀改變;運動神經(jīng)元數(shù)目減少,部分細胞核固縮,核仁溶解甚至消失。與ACR組相比較,ACR+CP組的運動神經(jīng)元形態(tài)趨于正常,數(shù)量略有增加,但仍沒有恢復到對照組的正常水平。4.免疫組織化學與對照組相比,μ-calpain在ACR組和ACR+CP組表達無明顯差異。與對照組相比,m-calpain在ACR組過度表達,與ACR組相比,ACR+CP組中m-calpain的表達降低。與對照組相比,MAP2在ACR組表達減少,與ACR組相比,ACR+CP組中MAP2的表達增加。與對照組相比,α-tubulin在ACR組和ACR+CP組表達無明顯差異。與對照組相比,β-tubulin在ACR組過度表達,與ACR組相比,ACR+CP組中β-tubulin的表達減少。5.免疫印跡法蛋白半定量(1)Calpain與對照組相比,CP組、ACR組和ACR+CP組U-calpain含量的變化差別沒有統(tǒng)計學意義(P0.05)。與對照組相比,CP組m-calpain含量的變化差別沒有統(tǒng)計學意義(P0.05),ACR組的m-calpain含量增加了41.7%(P0.01),ACR+CP組的m-calpain含量增加了 14.6%(P0.05);然而與ACR組相比,ACR+CP組的m-calpain含量降低了 19.1%(P0.01)。(2)MAP2與對照組相比,CP組MAP2含量的變化差別沒有統(tǒng)計學意義(P0.05),ACR組MAP2的含量下降了43.4%(P0.01)。然而與ACR組相比,ACR+CP組的MAP2含量上升了 67.5%(P0.01)。(3)MT與對照組相比,CP組、ACR組和ACR+CP組α-tubulin含量的變化差別沒有統(tǒng)計學意義(P0.05)。與對照組相比,CP組β-tubulin含量的變化差別沒有統(tǒng)計學意義(P0.05),ACR組β-tubulin的含量增加23%(P0.01);與ACR組相比,ACR+CP組β-tubulin的含量降低13.1%(P0.05)。結論1.ACR誘導的MT損傷與calpain活力升高和MAP2降解有關,這可能是ACR誘導的MT損傷的機制之一。2.CP通過改變calpain和MAP2干預由ACR引起的MT損傷。
【學位單位】:山東大學
【學位級別】:碩士
【學位年份】:2019
【中圖分類】:R114
【部分圖文】:
呈角狀膨大,稱前角,前角內含有大量運動神經(jīng)元的細胞體,其軸突貫穿白質,??經(jīng)前外側溝走出脊髓,組成脊神經(jīng)的前根,直接支配骨骼肌的運動。脊髓的白質??主要由感覺和運動有髓鞘神經(jīng)纖維組成(縱行排列),詳見圖3-1。脊髓損傷主要??表現(xiàn)為運動障礙、感覺障礙及自主神經(jīng)功能障礙等。ACR誘導的神經(jīng)病變在大??鼠模型中主要體現(xiàn)其對大鼠的運動功能損傷。為了與后肢撐力、加速轉棒試驗和??步態(tài)評分行為學指標一致,在本次研宄中我們主要觀察ACR對脊髓前角運動神??經(jīng)元形態(tài)的影響。??46??
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2880695