維生素A缺乏對(duì)神經(jīng)精神系統(tǒng)影響的蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、維生素A是一種多效的微量營養(yǎng)元素，維生素A對(duì)于早期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和成年神經(jīng)再生有重要的調(diào)節(jié)作用。成年維生素A缺乏的嚙齒類動(dòng)物表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)能力和學(xué)習(xí)記憶功能的異常。一些研究表明維生素A通路與精神分裂癥有潛在的聯(lián)系：維生素A通路調(diào)控許多精神分裂癥候選基因的表達(dá)；精神分裂癥病人血漿和腦脊液中維生素A轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TTR和APOE含量異常；精神分裂癥腦組織中維生素A轉(zhuǎn)運(yùn)與合成相關(guān)分子表達(dá)異常。此外維生素A通路還與阿爾茨海默癥(AD)有關(guān)。維生素A可以調(diào)控

2、淀粉樣前體蛋白(APP)基因，以及APP水解酶的表達(dá)；維生素A缺乏動(dòng)物表現(xiàn)出一些AD相關(guān)的分子變化：淀粉樣蛋白聚集，膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶和視黃酸受體RARα的下調(diào)。
　　 在本研究的第一部分工作中，我們檢測(cè)了早期維生素A缺乏( VAD)小鼠的運(yùn)動(dòng)能力、長(zhǎng)期記憶能力和熱痛刺激的敏感性，并檢測(cè)了早期VAD和谷氨酸受體拮抗劑MK-801（5-甲基二氫丙環(huán)庚烯亞胺馬來酸）的雙重作用對(duì)小鼠行為的影響。我們發(fā)現(xiàn)早期VAD小鼠展現(xiàn)出更高的曠場(chǎng)移動(dòng)和

3、曠場(chǎng)直立能力，以及熱痛敏感性的增加；早期VAD小鼠對(duì)MK-801的注射更敏感：增加了MK-801誘導(dǎo)的刻板行為和共濟(jì)失調(diào)行為，增加了MK-801對(duì)曠場(chǎng)直立的抑制作用，MK-801和維生素A缺乏的交互作用導(dǎo)致熱痛不敏感。這些行為學(xué)的異常反映了某些類似精神分裂癥的行為，如曠場(chǎng)行為增加和MK-801誘導(dǎo)的刻板行為增加。然而我們并沒有發(fā)現(xiàn)早期VAD對(duì)長(zhǎng)期恐懼記憶（步下法實(shí)驗(yàn)）的影響。
　　 此后我們利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了早期VAD雄性

4、小鼠海馬、皮層和肝臟組織的蛋白質(zhì)水平差異。我們還研究了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞U251中維生素A活性形式視黃酸的合成抑制對(duì)蛋白質(zhì)組的影響。我們鑒定了海馬中23個(gè)VAD相關(guān)蛋白點(diǎn)，皮層中46個(gè)差異蛋白點(diǎn)，肝臟中38個(gè)差異蛋白點(diǎn)和U251細(xì)胞39個(gè)差異蛋白點(diǎn)。通過生物信息學(xué)分析(Ingenuity pathwayanalysis)，我們發(fā)現(xiàn)VAD皮層和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的差異蛋白匯聚在氧化壓力反應(yīng)，神經(jīng)遞質(zhì)代謝（絲氨酸和谷氨酸），線粒體功能和能量代謝異常

5、(ATP合成)； VAD在皮層中可能通過影響谷氨酸NMDA受體2B、細(xì)胞骨架和調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，來改變神經(jīng)細(xì)胞的遷移、生長(zhǎng)、發(fā)育和神經(jīng)突觸的可塑性。其中3磷酸甘油酸脫氫酶(PHGDH)在視黃酸合成抑制的U251細(xì)胞中顯著上調(diào)得到了Westem blot的驗(yàn)證，而PHGDH同樣在VAD皮層中顯著上調(diào)。在VAD雄性小鼠海馬中差異蛋白匯聚在脂代謝、神經(jīng)軸突生長(zhǎng)和突觸塑形性等功能。VAD可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架和細(xì)胞膜相關(guān)蛋白來影響神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，多巴

6、胺信號(hào)通路，谷氨酸NMDA受體2B介導(dǎo)的通路，以及神經(jīng)細(xì)胞的再生和遷移。在肝臟組織中，維生素A缺乏可以造成糖代謝和脂代謝的異常，這同我們?cè)谄又械陌l(fā)現(xiàn)是一致的。因此我們認(rèn)為早期VAD可能影響皮層和海馬能量代謝和細(xì)胞骨架，影響谷氨酸通路和多巴胺通路，從而造成小鼠的類精神分裂癥行為（曠場(chǎng)行為增加，MK-801誘導(dǎo)的刻板行為增加）。這些結(jié)果進(jìn)一步支持維生素A缺乏與神經(jīng)精神疾病有關(guān)的假說。
　　 Synapsin II是一種神經(jīng)元磷酸化

7、蛋白，位于神經(jīng)突觸囊泡，與細(xì)胞骨架相連，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。有一些報(bào)道提示Synapsin II與精神分裂癥有關(guān)：精神分裂癥病人海馬與皮層中Synapsin II mRNA與蛋白含量降低；關(guān)聯(lián)分析表明Synapsin II與精神分裂癥顯著相關(guān)（漢族人群，韓國人群，北歐人）；此外Synapsin II基因敲除小鼠表現(xiàn)出類精神分裂癥的行為異常：感覺門控，社交退縮。Synapsin II由2種剪切異形體：SynapsinIIa和Synap

8、sinIIb。以往的研究表明在雙向凝膠上每種Synapsin II剪切異形體均表現(xiàn)出多個(gè)翻譯后修飾亞型。然而目前對(duì)于Synapsin II翻譯后修飾的信息了解甚少。
　　 在本研究的第二部分工作中，我們利用多種蛋白酶水解和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（LC-ESI-QTOF，LC-ESI-TRAP），研究了大鼠和小鼠海馬組織中SynapsinIIa和SynapsinIIb的蛋白序列以及翻譯后修飾信息。我們總共鑒定了12個(gè)小鼠海馬Synapsin

9、II蛋白點(diǎn)（6個(gè)Ila蛋白點(diǎn)，6個(gè)Ilb蛋白點(diǎn)）和13個(gè)大鼠海馬SynapsinII蛋白點(diǎn)（6個(gè)IIa蛋白點(diǎn)，7個(gè)Ilb蛋白點(diǎn)），其中18個(gè)蛋白點(diǎn)得到90％以上的串聯(lián)質(zhì)譜序列覆蓋率。我們提供了每個(gè)Synapsinll剪切體翻譯后修飾蛋白點(diǎn)的全面翻譯后修飾信息（包括磷酸化，甲基化，乙?；摪被龋?。我們還發(fā)現(xiàn)了7個(gè)新的磷酸化位點(diǎn)，其中3個(gè)經(jīng)過磷酸酶處理得到驗(yàn)證（大鼠Synapsinlla的T422,Synapsinllb的S426和T