术后认知功能障碍小鼠海马蛋白质组学分析
目的： 本研究通过蛋白质组学和生物信息学技术分析发生术后认知功能障碍的小鼠海马蛋白质表达差异变化，试图了解术后认知功能障碍发生的可能机制。 方法： 1. 术后认知功能障碍模型的构建 健康雌性C57小鼠42只，16月龄，随机分为对照组（CON, n=10），麻醉组（ISO, n=16）和手术组（SUR, n=16）。造模前通过旷场和水迷宫实验剔除表现异常的小鼠。造模当天，CON 组不做任何处理，ISO 组持续吸入 2%异氟烷+纯氧混合气体 2 小时， SUR组在2%异氟烷麻醉下完成胫骨平台骨折内固定手术，麻醉持续两小时。造模后的第三天分别进行水迷宫、旷场、新事物识别和条件恐惧行为学测试，根据术后行为学进行聚类分析，将麻醉组和手术组分别分为认知功能障碍组（POCD: ISO-P, SUR-P）和未发生认知功能障碍组（Normal: ISO-N, SUR-N）两亚组，并进行行为学统计分析。在完成术后行为学测试24小时后，将小鼠断头并取双侧海马组织液氮下冻存。 2.术后认知功能障碍小鼠海马蛋白质组学分析 取CON、ISO-P、SUR-P三组海马组织，经蛋白提取、胰酶酶解后，利用同位素串联质量标签定量技术（TMT）标记样本，联合使用高效液相色谱分级和质谱蛋白质组学技术，对认知功能下降的小鼠进行蛋白质组学的研究。通过设置上调下调倍数筛选出有显著表达差异的蛋白，并对它们进行生物信息学分析，最后通过免疫印迹法（Western blot）对有关蛋白进行验证。 结果： 1. 术后认知功能障碍模型的构建 根据术前小鼠状态和术前行为学，麻醉组有2只小鼠被剔除。造模后通过术后行为学结果聚类分析发现，麻醉组有5只小鼠（35.71%）发生了术后认知功能障碍，手术组有9只小鼠（56.25%）发生了术后认知功能障碍。术后三组小鼠（CON, ISO-P, SUR-P）在水迷宫和旷场的自主活动能力没有差别，ISO-P组小鼠在水迷宫空间探索实验中的穿越平台次数（P＜ 0.05）较对照组明显下降，SUR-P组小鼠在水迷宫空间探索实验中的穿越平台次数（P＜ 0.05），新事物识别实验中的识别指数（P＜ 0.01）以及条件恐惧实验中的冻结时间（P＜ 0.05）均较对照组下降。 2. 术后认知功能障碍小鼠海马蛋白质组学分析 蛋白质组学质谱分析结果显示，共有5723个蛋白质被鉴定到，其中5057个蛋白质具有定量信息，以差异倍数值变化超过1.2倍作为显著上调、小于1/1.2作为显著下调的变化标准，与CON组比较，ISO-P组（ISO-P/CON）有48个差异蛋白质，SUR-P组(SUR-P/CON)有100个差异蛋白质；与ISO-P组比较，SUR-P组（SUR-P/ISO-P）有50个差异蛋白质。我们从基因本论（Gene ontology）、KEGG通路等方面对这些差异蛋白的功能、特征进行分析，大多数差异表达蛋白质与 MAPK 信号通路、凋亡和胶质细胞有关。通过免疫印迹法进一步研究证实术后认知功能障碍可能与 MAPK 信号通路激活、IκB /NF-κB介导的神经细胞凋亡、小胶质细胞激活、谷氨酸受体的降低和Tau蛋白高度磷酸化密切相关。 结论： 手术联合麻醉组小鼠术后认知功能障碍的发生率高于单纯麻醉组。蛋白质组学分析发现术后认知功能障碍可能与MAPK通路激活、IκB /NF-κB介导的神经细胞凋亡、小胶质细胞激活、谷氨酸受体的降低和Tau蛋白高度磷酸化有关。
术后认知功能障碍;围术期;神经认知紊乱;蛋白质组学;Tau蛋白
华中科技大学
硕士
麻醉学
王学仁
2019
中文
R749.2
2019-12-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）