基于NMR代謝組學(xué)技術(shù)研究不同鼠齡的APP-PS1小鼠腦區(qū)間代謝表征差異.pdf

1、阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）是老年人中最常見的神經(jīng)退行性疾病，它的病理特征是老年斑與神經(jīng)纖維纏結(jié)，這些病理特征都會(huì)破壞神經(jīng)突觸的功能，導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡以及腦萎縮。阿爾茨海默病臨床特征是從偶發(fā)記憶問題進(jìn)展到認(rèn)知功能障礙的緩慢而廣泛地下降過程。阿爾茨海默病和認(rèn)知障礙作為長(zhǎng)期的慢性病，患者生活不能自理，需要專人護(hù)理，給家庭帶來了極大的經(jīng)濟(jì)與精神負(fù)擔(dān)。然而由于阿爾茨海默病的復(fù)雜性，現(xiàn)有的臨床、生物化學(xué)和神經(jīng)影像方

2、法都不能靈敏、特異性地去進(jìn)行評(píng)價(jià)和診斷。同時(shí)，阿爾茨海默病涉及多個(gè)因素和環(huán)節(jié)，其發(fā)病機(jī)制目前尚無確切定論。因此，阿爾茨海默病是神經(jīng)病學(xué)領(lǐng)域最需要醫(yī)療研究的疾病。家族性阿爾茨海默病，是由突變基因編碼的β淀粉樣蛋白前體蛋白（APP）和早老素1和2（PS1和PS2）引起的一種常染色體顯性遺傳疾病，會(huì)導(dǎo)致淀粉樣蛋白β（Aβ）在腦中堆積。APP/PS1小鼠過表達(dá)人類的APP和 PS1突變基因，它被廣泛作為研究阿爾茨海默病的動(dòng)物模型。核磁共振波譜法

3、是一種最常見的代謝組學(xué)分析方法，它的優(yōu)點(diǎn)在于樣品制備簡(jiǎn)單、分析快速、非破壞性以及高重現(xiàn)性。代謝組學(xué)作為一種相對(duì)較新的組學(xué)技術(shù),能夠全面地分析生物樣品中的代謝物，并分析代謝調(diào)控通路在特定的條件下的變化，如疾病發(fā)生或藥物干預(yù)。近年來，它在腦代謝研究領(lǐng)域也發(fā)揮了巨大的潛力。
　　在本研究中，我們對(duì)1月齡、5月齡和10月齡的阿爾茲海默病轉(zhuǎn)基因小鼠（APP/PS1）和野生型小鼠（WT）分別進(jìn)行Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)，用于考察APP/PS1小

4、鼠學(xué)習(xí)記憶能力的變化。我們發(fā)現(xiàn)，10月齡時(shí)，與同年齡的WT小鼠相比， APP/PS1小鼠在前四天的訓(xùn)練期內(nèi)，潛伏期明顯延長(zhǎng)；在最后一天的空間探索實(shí)驗(yàn)中穿臺(tái)次數(shù)、在目標(biāo)象限游泳時(shí)間及其百分比均顯著降低，表明10月齡APP/PS1小鼠學(xué)習(xí)記憶能力出現(xiàn)障礙。之后，我們收集1月齡、5月齡、10月齡APP/PS1小鼠及WT小鼠的6個(gè)腦區(qū)，海馬、紋狀體、皮層、下丘腦、中腦及小腦樣品進(jìn)行核磁譜圖采集，應(yīng)用基于核磁共振的代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)所得譜圖進(jìn)行分析。

5、我們發(fā)現(xiàn)，1月齡時(shí)APP/PS1小鼠皮層的能量代謝相關(guān)產(chǎn)物（肌苷、肌苷酸、二磷酸腺苷、肌酸及乳酸）、磷酸膽堿代謝相關(guān)產(chǎn)物（磷酸膽堿和膽堿）以及神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酰胺以及支鏈氨基酸纈氨酸均出現(xiàn)顯著下降。5月齡時(shí)大多數(shù)腦區(qū)均出現(xiàn)顯著代謝紊亂，包括皮層、海馬、小腦、下丘腦、中腦，其中皮層中變化的代謝物少于1月齡。而海馬、小腦、下丘腦、中腦中的能量代謝、磷酸膽堿代謝、神經(jīng)遞質(zhì)代謝、滲透壓相關(guān)代謝物及氨基酸相關(guān)代謝物均出現(xiàn)不同程度的紊亂。10月齡時(shí)AP

6、P/PS1小鼠皮層沒有代謝差異。海馬的能量代謝相關(guān)產(chǎn)物（肌苷、琥珀酸、一磷酸腺苷、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸及乳酸）、磷酸膽堿代謝相關(guān)產(chǎn)物（甘油磷酸膽堿）、神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酰胺、滲透壓相關(guān)代謝物（?；撬?、肌醇）以及 N-乙酰天冬氨酸均出現(xiàn)顯著下降。下丘腦代謝紊亂主要集中在能量代謝（一磷酸腺苷、二磷酸腺苷、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸及乳酸）、Glu-Gln循環(huán)及 N-乙酰天冬氨酸，都出現(xiàn)顯著下降。
　　本工作通過代謝組學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)1月齡腦中就出現(xiàn)代