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.2020年2月;26(2):228-239.
doi:10.1111/cs.13194。 Epub 2019年7月31日。

水通道蛋白4缺失加重慢性睡眠中断小鼠模型的脑损伤

附属公司

水通道蛋白4缺失加重慢性睡眠障碍小鼠模型的脑损伤

Rui Zhang(张瑞)等。 CNS神经科学疗法. 2020年2月.

摘要

目的:作为一种正常的生理过程,睡眠最近被证明有助于通过glymphatic系统清除大脑中的大分子代谢废物。本研究的目的是研究星形胶质细胞水通道蛋白4(AQP4)在慢性睡眠中断(SD)小鼠模型中的病理生理作用,AQP4是一种glymphatic清除的功能调节因子。

方法:使用改进的旋转棒法给成年AQP4阴性小鼠和野生型(WT)小鼠进行7天的SD,然后进行行为学、神经病理学和神经化学分析。

结果:水通道蛋白4缺失导致SD后大脑中β淀粉样蛋白和Tau蛋白的glymphatic运输和积累受损。与WT-SD小鼠相比,AQP4缺失的SD小鼠表现出小胶质细胞的严重激活、神经炎症和海马突触蛋白的丢失,以及工作记忆的下降。

结论:这些结果表明,AQP4介导的glymphatic清除可改善慢性SD后代谢废物异常积累引起的脑损伤,因此可作为睡眠相关疾病的潜在靶点。

关键词:水通道蛋白-4;行为测试;glymphatic系统;海马;睡眠中断。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
图1
慢性睡眠障碍(SD)的治疗程序及节律和应激状态分析。A、 显示慢性SD行为测试程序的图表。B、 SD.C后小鼠24小时笼活动的检测,24小时内睡眠时间的百分比。D、 SD后小鼠的血清皮质酮浓度。在光/暗周期下,Zeitgeber时间(ZT)0被指定为亮(8)和ZT12(8下午)熄灯。(B)中的数据通过重复测量方差分析进行分析,(C和D)的数据通过双向方差分析和Tukey的事后检验进行分析。数据表示(B和C)中每组8只小鼠的平均值±SEM,(D)中每组5只小鼠的数据*P(P) < .05, **P(P)<.01,SD与Con
图2
图2
睡眠中断(SD)后WT和AQP4 KO小鼠的glymphatic转运和脑大分子水平分析。A、 开始向大池注射后30分钟,在六个冠状脑切片上显示TR‐d3荧光的代表性图像,从大脑前角+1.0 mm到-1.5 mm。B、 每组四只小鼠的前角+0.5 mm冠状切片的代表性图像显示了45分钟时TR‐d3在脑实质内的分布。C、 量化四组全脑切片中TR‐d3荧光的百分比面积。D、 图中显示了大脑前角+0.5 mm水平的分区分析。E、 分别在30分钟时间点对大脑背侧、腹侧和外侧区域的TR-d3荧光强度(AU,任意单位)进行量化。F、 开始注射后30分钟和45分钟,对0.5 mm前角冠状脑切片中TR‐d3荧光的百分比面积进行量化。G、 海马Aβ表达水平的H、代表性Western blot带和密度分析1‐40用PHF‐1抗体测量的Ser396/404的APP、总Tau和过度磷酸化Tau。一、 可溶性Aβ的ELISA分析1‐40海马样本中的水平。J、 K,海马样本中Aβ生成、清除和转运相关标记物表达水平的代表性Western blot带和密度测定分析。(C)中的数据通过重复测量ANOVA进行分析,其他数据通过双向ANOVA和Tukey的事后检验进行分析。数据表示每组四只小鼠的平均值±SEM*P(P) < .05, **P(P)<.01,SD vs Con;# P(P) < .05,## P(P)<.01,AQP4 KO vs WT.AQP4.水通道蛋白4;KO,击倒;WT,野生型
图3
图3
睡眠中断(SD)后WT和AQP4-KO小鼠海马水通道蛋白4(AQP4)表达和极化分析。A、 典型的免疫组织化学图像显示AQP4在海马腔隙分子层的表达。B、 显示AQP4和GFAP在海马lacunosum分子层中共表达的代表性图像。注意,水通道蛋白4免疫反应主要在WT‐Con小鼠的微血管(星形)周围。然而,这种表达模式被破坏,因为AQP4异常定位于薄壁结构域。C、 海马体中AQP4阳性区域的百分比。D、 海马AQP4极化。E、 F,来自海马样品的AQP4表达的代表性蛋白质印迹带和密度测定分析。数据表示每组四只小鼠的平均值±SEM。数据由Student’s分析t吨测试*P(P)<0.05,SD vs Con.KO,淘汰赛;WT,野生型
图4
图4
睡眠中断(SD)后WT和AQP4 KO小鼠海马中胶质细胞激活和神经炎症反应的分析。A、 B,典型的低倍和高倍显微镜照片,显示海马中GFAP阳性星形胶质细胞(A)和Iba-1阳性小胶质细胞(B)的表达和分布。C、 D,海马中GFAP(C)和Iba‐1(D)阳性区域的百分比。E、 F,海马样本IL-1β、IL-6和TNFα表达水平的代表性Western blot带和密度测定分析。数据表示每组四只小鼠的平均值±SEM,并通过双向方差分析和Tukey的事后检验进行分析*P(P) < .05, **P(P)<.01,SD vs Con;# P(P) < .05,## P(P)<.01,AQP4 KO vs WT.AQP4.水通道蛋白4;KO,击倒;WT,野生型
图5
图5
海马NLRP3炎性体激活分析。A、 B,第一个信号标记表达水平的代表性Western blot带和密度测定分析,包括磷酸化-P65(p-P65)、P65、磷酸化-IKKβ(p-IKKβ)和IKKα。C、 D,代表性Western blot条带和密度测定分析小鼠海马中第二个信号标记的表达水平,包括NLRP3、ASC、前半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1和半胱氨酸蛋白酶1。数据代表每组四只小鼠的平均值±SEM。使用Tukey的事后检验进行双向方差分析*P(P) < .05, **P(P)<.01,SD vs Con;# P(P) < .05,## P(P)<.01,AQP4 KO vs WT.AQP4.水通道蛋白4;KO,击倒;SD,睡眠中断;WT,野生型
图6
图6
海马突触蛋白表达分析、短期工作记忆以及glymphatic运输和记忆相关参数之间的相关性。A、 B,海马样本中PSD‐95和SYP蛋白水平的Western blot和密度测定分析的代表性条带。C、 Y迷宫测试期间在新手臂上花费的时间百分比。D、 进入小说分支的条目数。E、 NORT中的识别指数(新对象/新对象+熟悉对象)。F‐H,脑脊液示踪剂流入脑实质的百分比与短期工作记忆相关指数部分相关,包括在Y迷宫新臂中花费的时间百分比、进入新臂的时间和NORT的识别指数。数据表示(B)中每组4只小鼠和(C‐E)中每组10只小鼠的平均±SEM,并通过双向方差分析和Tukey的事后检验进行分析*P(P) < .05, **P(P)<.01,SD vs Con;# P(P) < .05,## P(P)<.01,AQP4 KO与WT。每组四只小鼠的(F‐H)数据通过Pearson相关分析进行分析。AQP4,水通道蛋白4;KO,击倒;SD,睡眠中断;WT,野生型

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引用人

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