年齡對(duì)腦鐵平衡和帕金森病及阿爾茨海默病相關(guān)蛋白聚集情況的影響.pdf

1、背景:
　　鐵是多種蛋白發(fā)揮正常功能的必需成分，包括氧運(yùn)輸、線粒體呼吸鏈和DNA合成相關(guān)的蛋白質(zhì)。在腦內(nèi)，鐵是少突膠質(zhì)細(xì)胞參與髓鞘蛋白和脂肪酸合成過(guò)程中的關(guān)鍵物質(zhì)，同時(shí)還是神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)合成過(guò)程中重要參與酶的輔基。腦鐵代謝異常具有非常嚴(yán)重的損傷性，必須受到嚴(yán)格的調(diào)控。過(guò)量的鐵可以通過(guò)參與Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，攻擊細(xì)胞的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。在過(guò)去幾十年里，很多研究表明腦鐵水平異常升高與神經(jīng)退行性疾病之間，如帕金森?。≒a

2、rkinson's disease，PD）和阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)，存在密切聯(lián)系。年齡一直被認(rèn)為是AD和PD發(fā)病的重要危險(xiǎn)因素，并且衰老過(guò)程中腦鐵增加和聚集可能在AD和PD的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要作用。然而，到目前為止，在衰老過(guò)程中鐵在不同的腦區(qū)異常增加和聚集的原因和機(jī)制，以及腦鐵平衡的調(diào)控機(jī)制還不清楚，同時(shí)對(duì)年齡、鐵和神經(jīng)退行性疾病三者之間關(guān)系的探索尚缺乏系統(tǒng)研究。
　　目的:
　　為了初

3、步明確年齡、腦鐵代謝異常和AD及PD之間的相關(guān)性，采用三個(gè)年齡段的SD大鼠，包括年輕組（3月齡，n=9），成年組（11月齡，n=9）和老年組（24月齡，n=9），并選擇AD和PD密切相關(guān)的四個(gè)腦區(qū)——皮層、海馬、紋狀體和黑質(zhì)，進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　方法:
　　在第一部分，我們利用石墨爐原子吸收光譜法和DAB強(qiáng)化的Perl's鐵染色的方法分別系統(tǒng)地對(duì)目的腦區(qū)的鐵水平和分布情況進(jìn)行了檢測(cè)。在第二部分，我們利用western blo

4、t和免疫組織化學(xué)染色方法在不同年齡組大鼠的四個(gè)腦區(qū)檢測(cè)了鐵相關(guān)蛋白的表達(dá)水平和分布情況。在第三部分，我們利用免疫組織化學(xué)染色方法檢測(cè)了AD相關(guān)蛋白在不同年齡大鼠皮層和海馬中的表達(dá)情況;利用免疫熒光雙染的方法檢測(cè)PD相關(guān)蛋白在不同年齡大鼠黑質(zhì)中的表達(dá)情況。
　　結(jié)果:
　　通過(guò)第一部分的研究，發(fā)現(xiàn)隨年齡增長(zhǎng)在海馬和紋狀體中的鐵含量顯著增加。隨年齡的增長(zhǎng)，四個(gè)腦區(qū)的鐵染色強(qiáng)度增強(qiáng)，鐵陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)目增加。另外，還發(fā)現(xiàn)在皮層中鐵聚集明

5、顯存在的細(xì)胞類型為神經(jīng)元，而在其他三個(gè)腦區(qū)鐵聚集主要存在于少突膠質(zhì)細(xì)胞。并且還在海馬和紋狀體中發(fā)現(xiàn)形態(tài)類似小膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞中存在鐵聚集。通過(guò)第二部分的研究，發(fā)現(xiàn)(1)在四個(gè)腦區(qū)中，F(xiàn)erritin的表達(dá)水平隨年齡增長(zhǎng)逐漸增加，并且表達(dá)分布模式與鐵聚集一致。(2)在海馬和紋狀體中，DMT1的表達(dá)水平隨年齡增長(zhǎng)先升高后下降;在黑質(zhì)中，DMT1的表達(dá)水平在年輕組和成年組大鼠之間沒(méi)有明顯差異，但老年組大鼠中的表達(dá)水平顯著升高。(3

6、) TfR1的表達(dá)水平在海馬、紋狀體和黑質(zhì)中隨年齡增長(zhǎng)顯著下降。(4)隨年齡增長(zhǎng)Cp的表達(dá)水平在紋狀體和黑質(zhì)中顯著升高。(5) Fpn1的表達(dá)水平除了在老年鼠紋狀體中檢測(cè)到顯著降低，而在其他腦區(qū)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯改變。(6)隨年齡增長(zhǎng)，hepcidin在四個(gè)腦區(qū)中的表達(dá)水平隨年齡增長(zhǎng)顯著升高。通過(guò)第三部分的研究，發(fā)現(xiàn)隨年齡增長(zhǎng)，Aβ和PHF-Tau在皮層和海馬中的表達(dá)水平顯著升高，主要分布的細(xì)胞類型為神經(jīng)元，并在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生聚集。在黑質(zhì)中的T

7、H陽(yáng)性神經(jīng)元中，隨年齡增長(zhǎng)，α-synuclein的表達(dá)水平逐漸升高并聚集，而TH的表達(dá)強(qiáng)度呈顯著減弱的趨勢(shì)。并且在老年鼠的黑質(zhì)中發(fā)現(xiàn)TH陽(yáng)性神經(jīng)元丟失現(xiàn)象。
　　結(jié)論:
　　通過(guò)上述研究，我們發(fā)現(xiàn)年齡對(duì)鐵的分布及含量，鐵相關(guān)蛋白的表達(dá)水平和分布具有顯著的影響作用。另外，我們還發(fā)現(xiàn)年齡可以顯著影響AD和PD密切相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，提示年齡在AD和PD的發(fā)病過(guò)程中可能發(fā)揮重要作用。AD和PD相關(guān)蛋白表達(dá)和聚集與鐵聚集的細(xì)胞類型