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《山西农业大学》 2019年
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运动对氟中毒小鼠海马组织结构及转录组的影响

王吉祥  
【摘要】:[目的]氟中毒是一种广泛分布的地方性疾病,有研究显示,氟能损伤动物体神经系统及其机能,本试验利用转录组测序高灵敏度和高通量的属性,由海马转录组学为切入点,以探究运动对氟中毒小鼠学习记忆能力影响的具体机制,为防治氟中毒提供依据。[方法]将136只成年雌性ICR小鼠随机分为4组:对照组(灌胃蒸馏水);运动组(灌胃蒸馏水且跑台运动);氟组(灌胃24mg/kgNaF);氟加运动组(灌胃24mg/kgNaF且跑台运动)。8周后,通过八臂迷宫、HE染色、尼氏染色、免疫组织化学以及转录组测序等手段,对各组小鼠的学习记忆能力、海马组织形态结构、海马组织RNA转录组学进行检测,进而探究运动对氟中毒小鼠学习记忆能力的影响。[结果](1)测试阶段的第一天,各组小鼠之间的参考记忆错误与工作记忆错误均无显著性差异。测试阶段第二天,与对照组相比,运动组小鼠的参考记忆错误与工作记忆错误均显著降低(p0.05,p0.01);氟加运动组小鼠的参考记忆错误、工作记忆错误与氟组小鼠比较,仍无统计学意义(p0.05)。测试阶段第三天,与氟组相比,氟加运动组小鼠的参考记忆错误与工作记忆错误均显著减低(p0.05,p0.01)。(2)HE结果显示对照组小鼠海马各分区神经细胞排列整齐,且致密,细胞形态正常,轮廓清晰,染色均匀;而氟组小鼠海马各分区的神经细胞形态不规则,排列散乱,细胞结构模糊不清,染色不均匀,且该组小鼠海马齿状回中颗粒细胞出现不规则型固化萎缩;氟加运动组小鼠海马各分区细胞形态得到改善。(3)尼氏结果表明对照组小鼠海马各分区神经细胞整齐分布且密集,胞质内可见丰富的尼氏体,核大而圆,且其周围有较多的尼氏颗粒;氟组小鼠海马各分区神经细胞排列紊乱,胞质内尼氏体减少或消失;氟加运动组小鼠海马各分区的神经细胞结构较为清晰。与对照组相比,氟组小鼠海马DG区、CA1区、CA3区存活神经元数目有减少趋势,但差异不显著(p0.05)。氟加运动组小鼠海马DG区与CA3区的存活神经元数目较氟组小鼠的显著增多(p0.05),其CA1区存活神经元数目较氟组无显著变化(p0.05)。(4)运动组小鼠海马各分区的M1型小胶质细胞数量与对照组相比,有减少趋势,但无显著性差异(p0.05);氟组小鼠海马DG区M1型小胶质细胞数量有上升趋势,也无统计学意义(p0.05),而氟组小鼠海马的CA1区、CA3区M1型小胶质细胞数量较对照组显著增多(CA1:p0.05;CA3:p0.01);与氟组小鼠比较,氟加运动组小鼠海马各分区的M1型小胶质细胞数量均显著减少(DG:p0.05;CA1、CA3:p0.01)。(5)高通量测序结果分析,与对照组相比,氟组小鼠海马总RNA样品中共576个基因发生变化,其中283个基因表达水平上调,293个基因表达水平下调。与氟组相比,氟加运动组小鼠海马总RNA样品中共670个基因表达量发生改变,其中338个基因表达量上调,332个基因表达量下调。将对照组和氟组的海马组织中543个差异表达基因进行GO功能分析,得到453个在GO分类中具有功能意义的差异基因。生物过程的组分中,经过差异表达基因GO富集层次分析,结果表明这些差异基因与转录调控、细胞增殖负调控、血管生成等生物过程相关。细胞组分中,经过差异表达基因GO富集层次分析,结果表明其与突触后膜、高尔基体膜、溶酶体膜等细胞组分相关。在分子功能分类中,经过差异表达基因GO富集层次分析,结果表明这些差异基因与钙离子结合、镁离子结合、钙调素结合等分子功能相关。对氟组和氟加运动组的海马组织中646个差异表达基因进行GO功能分析,其中538个差异基因在GO分类中具有功能意义。在生物过程的组分中,经差异表达基因GO富集层次分析,表明这些差异基因与内吞作用、血管生成、胞质钙离子浓度等生物学过程相关。在细胞组分中,经差异表达基因GO富集层次分析,表明这些差异基因与突触后膜、顶端质膜、管基底等离子体膜等细胞组分相关。在分子功能分类中,经差异表达基因GO富集层次分析,表明这些差异基因与锌离子结合、钙离子结合、镁离子结合相关。通过KEGG基因功能通路数据库来分析,氟组与氟加运动组之间显著富集的通路中,神经活性配体受体相互作用信号通路(Neuroactive ligand-receptor interaction)是最可靠的,而且该通路对神经功能很重要。在该通路中,与学习记忆相关且符合变化趋势的基因为Drd1a(dopamine receptor D1)和NMDA2B(glutamate receptor ionotropic,NMDA 2B)。与对照组相比,氟组Drd1a、NMDA2B的表达水平下降;与氟组相比,氟加运动组Drd1a、NMDA2B的表达水平升高。[结论]氟暴露会引起小鼠参考记忆错误和工作记忆错误的升高,而运动则可以降低氟中毒小鼠的参考记忆错误和工作记忆错误。总体上可得出运动可以促进小鼠的学习记忆能力,且可以缓解氟中毒小鼠对学习记忆能力的损伤。其中可能存在的机理是运动可以通过促进神经元的存活,抑制氟对小胶质细胞的过度活化,促进Drd1a、NMDA2B的表达,从而缓解氟中毒小鼠的神经损伤。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R599.1

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