阿爾茨海默病轉(zhuǎn)基因小鼠晝夜節(jié)律紊亂的行為特征及分子機(jī)制研究.pdf

1、目的：
　　觀察不同月齡雌雄 PS1M146V/APPSwe/tauP301L三轉(zhuǎn)基因阿爾茨海默病小鼠（triple-transgenic model mice,3xTg-AD mice）晝夜節(jié)律變化的行為特點(diǎn)和下丘腦視交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）中節(jié)律基因per1、per2基因表達(dá)特征的改變，從而為初步闡明AD病程中晝夜節(jié)律紊亂的具體特征及機(jī)制提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　方法：

2、　　將3月齡、6月齡、9月齡雌雄3xTg-AD小鼠和相應(yīng)月齡的雌雄C57BL/6小鼠分別放入跑輪裝置，在12 h光照12 h黑暗（Light-Dark, LD）環(huán)境活動(dòng)7天后轉(zhuǎn)入持續(xù)黑暗（Constant darkness, DD）環(huán)境繼續(xù)活動(dòng)12天，通過VitalView數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)及ActiView生物節(jié)律分析系統(tǒng)檢測(cè)小鼠跑輪運(yùn)動(dòng)的自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期、運(yùn)動(dòng)活性和晝夜振幅，從而確定其晝夜節(jié)律變化的特點(diǎn)。
　　行為學(xué)結(jié)束后，小鼠轉(zhuǎn)到LD

3、環(huán)境下適應(yīng)至少7天后，于授時(shí)時(shí)間（zeitgeber time, ZT）ZT0、ZT4、ZT8、ZT12、ZT16、ZT20六個(gè)時(shí)間點(diǎn)分別提取雌雄3xTg-AD模型組和C57BL/6小鼠對(duì)照組的SCN組織，通過Real-time PCR實(shí)驗(yàn)檢測(cè)per1基因及per2基因的變化情況。
　　結(jié)果：
　?。?）3xTg-AD小鼠隨月齡增加內(nèi)源性和外源性晝夜節(jié)律紊亂逐漸出現(xiàn)并加重。3月齡3xTg-AD小鼠在LD環(huán)境中表現(xiàn)為夜晚運(yùn)動(dòng)活

4、躍而白天幾乎不活動(dòng)，具有明顯的晝夜節(jié)律；6月齡時(shí)關(guān)燈后的跑輪活動(dòng)雖然迅速增加但變得較分散，同時(shí)開燈后的活動(dòng)有所增加，表現(xiàn)出一定程度的晝夜節(jié)律紊亂；9月齡時(shí)則出現(xiàn)明顯的白天活動(dòng)增加以及夜晚活動(dòng)分散，表現(xiàn)出外源性晝夜節(jié)律的明顯紊亂。在DD環(huán)境下，3月齡3xTg-AD小鼠的活動(dòng)主要集中在主觀夜晚，雄性和雌性小鼠的自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期分別為（23.2±0.1）h和（23.3±0.1）h，短于同性別同月齡C57BL/6小鼠的（23.5±0.1）h和（23

5、.5±0.1）h；6月齡時(shí)，3xTg-AD小鼠的跑輪活動(dòng)變得分散，雌性小鼠尚可測(cè)得自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期為（23.3±0.2）h，雄性小鼠的活動(dòng)相與休息相則難以區(qū)分，也無法計(jì)算自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期，表現(xiàn)出明顯的內(nèi)源性晝夜節(jié)律紊亂；9月齡的雌雄3xTg-AD小鼠均無法區(qū)分活動(dòng)相與休息相，也無法計(jì)算自由運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
　?。?）3xTg-AD小鼠在LD和DD環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)活性和運(yùn)動(dòng)分布的晝夜節(jié)律性均隨月齡增加而下降，且存在性別差異。在LD環(huán)境中，3月齡3xT

6、g-AD小鼠在黑暗環(huán)境ZT12-ZT24的平均活動(dòng)量均明顯高于明亮環(huán)境ZT0-ZT12（P<0.001），其活動(dòng)均存在明顯的晝夜節(jié)律性；6月齡時(shí)，雖然3xTg-AD小鼠在ZT12-ZT24的平均活動(dòng)量也明顯高于 ZT0-ZT12(P<0.001），但雌雄3xTg-AD小鼠在ZT12-ZT24的平均活動(dòng)量均明顯低于同性別C57BL/6小鼠（P<0.001），且雄性3xTg-AD小鼠在ZT0-ZT12的平均活動(dòng)量較雌性小鼠有所增加（P<0.

7、01），而在ZT12-ZT24則有所下降（P<0.05）。9月齡時(shí)，與同性別C57BL/6小鼠相比，雄性3xTg-AD小鼠的平均活動(dòng)量在ZT0-ZT12明顯增加（P<0.01），在ZT12-ZT24則明顯降低（P<0.001）；雌性3xTg-AD小鼠的平均活動(dòng)量在ZT0-ZT12無明顯改變，但在ZT12-ZT24明顯降低（P<0.001）；且雌雄3xTg-AD小鼠在明亮和黑暗環(huán)境中的平均活動(dòng)量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。在DD環(huán)境中

8、，3月齡雌性3xTg-AD小鼠在主觀夜晚近日時(shí)間（circadian time, CT）CT12-CT24的平均活動(dòng)量明顯高于主觀白天CT0-CT12（P<0.01），但雄性3xTg-AD小鼠在主觀白天和主觀夜晚的平均活動(dòng)量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）。6月齡時(shí)，雌性3xTg-AD小鼠在 CT0-CT12和 CT12-CT24的平均活動(dòng)量均較雌性 C57BL/6小鼠降低（P<0.001）；雄性3xTg-AD小鼠在CT0-CT12的平均活

9、動(dòng)量與雌性3xTg-AD小鼠及同性別C57BL/6小鼠無明顯差異（P>0.05），但在CT12-CT24的平均活動(dòng)量明顯降低（P<0.01）。9月齡時(shí)，雌雄3xTg-AD小鼠在主觀白天和主觀夜晚的平均活動(dòng)量均明顯低于同性別C57BL/6小鼠（P<0.05），且雌雄3xTg-AD小鼠的平均活動(dòng)量在各時(shí)間段均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　?。?）3xTg-AD小鼠在LD和DD環(huán)境中均隨月齡增加出現(xiàn)振幅明顯降低，且存在性別差異。在LD環(huán)境中，3月齡

10、、6月齡、9月齡雄性和雌性3xTg-AD小鼠的晝夜振幅分別為（87.0±13.4）圈/5min、（25.9±2.2）圈/5min、（14.3±2.0）圈/5min和（72.7±9.3）圈/5min、（47.4±5.7）圈/5min、（35.9±6.8）圈/5min。6月齡和9月齡雌雄3xTg-AD小鼠振幅均明顯低于C57BL/6小鼠；且6月齡和9月齡雄性3xTg-AD小鼠的晝夜振幅均明顯低于相同月齡的雌性3xTg-AD小鼠。DD環(huán)境中，

11、3、6、9月齡雄性和雌性3xTg-AD小鼠晝夜振幅分別為（40.6±4.1）圈/5min、（37.0±7.3）圈/5min、（29.3±3.9）圈/5min和（56.3±1.8）圈/5min、（60.4±9.6）圈/5min、（41.3±9.6）圈/5min，均明顯低于相同月齡C57BL/6小鼠，且各月齡雌雄3xTg-AD小鼠的晝夜振幅間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　?。?）3xTg-AD小鼠SCN中per1、per2基因的表達(dá)特征發(fā)生改變，

12、表達(dá)量隨月齡增加而下降，且雄性小鼠下降較快。在LD環(huán)境下，各月齡C57BL/6小鼠的per1和per2基因的表達(dá)總體上均呈先升高后降低的趨勢(shì)，除9月齡雄性C57BL/6小鼠per1和per2基因的表達(dá)高峰出現(xiàn)在ZT12外，其余各組C57BL/6小鼠的表達(dá)高峰均在ZT8。對(duì)于per1基因的表達(dá)，3月齡3xTg-AD小鼠呈先升高后降低的趨勢(shì)，而6月齡和9月齡小鼠則呈先降低后升高的趨勢(shì)。對(duì)于per2基因的表達(dá)，3月齡和6月齡3xTg-AD小鼠

13、呈先升高后降低的趨勢(shì)，9月齡則呈先降低后升高的趨勢(shì)。同時(shí)，各組3xTg-AD小鼠的per1和per2基因的表達(dá)高峰均出現(xiàn)在ZT12，與對(duì)照組相比有所后移。此外，在ZT4、ZT8、ZT12、ZT16等多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，6月齡和9月齡雄性3xTg-AD小鼠per1和per2基因相對(duì)表達(dá)量較3月齡均降低（P<0.05）；在ZT16，6月齡雌性3xTg-AD小鼠per2基因的相對(duì)表達(dá)量也較3月齡降低（P<0.05）；且6月齡和9月齡雄性3xTg-AD

14、小鼠per1和per2基因的相對(duì)表達(dá)量在ZT0、ZT4、ZT8、ZT20多個(gè)時(shí)間點(diǎn)較同月齡雌性小鼠降低（P<0.05）。
　　結(jié)論：
　　雌雄3xTg-AD小鼠均在3月齡已經(jīng)出現(xiàn)輕度內(nèi)源性晝夜節(jié)律紊亂，6月齡出現(xiàn)外源性晝夜節(jié)律紊亂，并從6月齡開始出現(xiàn)晝夜節(jié)律穩(wěn)定性明顯降低，且雌雄小鼠的晝夜節(jié)律紊亂程度和晝夜節(jié)律穩(wěn)定性降低均隨月齡增加逐漸加重，并以雄性小鼠更為明顯。此外，各月齡雌雄3xTg-AD小鼠per1、per2基因的表達(dá)