慢性睡眠限制导致小鼠额叶皮质神经元线粒体功能障碍和线粒体相关性Aβ浓度增加

【作者】 赵弘轶； 吴惠涓； 何家林； 刘振宇； 缪明永； 赵忠新；

【机构】 第二军医大学附属长征医院神经内科； 第二军医大学临床医学系； 第二军医大学生物化学教研室；

【摘要】 【目的】研究慢性睡眠限制后小鼠额叶皮质神经元线粒体的形态与功能,检测线粒体相关性Aβ浓度,探讨慢性睡眠限制后小鼠额叶皮质神经元线粒体结构损伤、功能下降与线粒体相关性Aβ增多的关系,并研究额叶皮质神经元线粒体相关性Aβ浓度与额叶皮质脑组织中Aβ异常沉积及线粒体相关性APP浓度的关系。【方法】通过缓慢旋转滚筒法构建慢性睡眠限制2个月小鼠模型(同第一部分)。野生型成年小鼠(8月龄)分为2组:慢性睡眠限制组(C57SR)、同月龄环境对照组(C57CO)。观察各组小鼠额叶皮质神经元线粒体的电镜下超微结构,比较线粒体呼吸链复合物Ⅳ浓度、ATP活性、线粒体膜电位等线粒体功能指标。各组小鼠额叶皮质脑区Aβ浓度,以及额叶皮质提取线粒体相关性Aβ和线粒体相关性APP,均采用ELISA技术及Western Blot技术检测其浓度。【结果】1.透射电镜结果显示C57SR小鼠与C57CO小鼠相比额叶皮质线粒体结构明显损伤,表现为线粒体肿胀、嵴消失、空泡化;2.与C57CO相比,C57SR小鼠额叶皮质神经元线粒体呼吸链复合物Ⅳ浓度下降(相对浓度12.691±1.58pg/mg vs 8.722±0.89pg/mg,P<0.001)、ATP活性降低(相对活性52.965±2.89μmol/L vs 15.416±6.90μmol/L,P<0.001)、线粒体膜电位显著降低(JC-1染色荧光灰度比:3.23±0.38 vs 3.90±0.49,P=0.043<0.05);3.相较C57CO小鼠,C57SR小鼠额叶皮质组织分离提取的线粒体相关性Aβ浓度显著增加(相对浓度9.68±0.93pg/mg vs 5.30±1.63pg/mg,P<0.001),且与额叶皮质神经元细胞ATP活性存在相关性(r2=0.7874,P<0.001),与额叶皮质组织Aβ总浓度未达显著相关性(P=0.066),与额叶线粒体相关性APP浓度亦无显著相关性(P=0.084)。【结论】1.慢性睡眠限制2月可导致野生型小鼠额叶皮质神经元线粒体结构损伤;2.慢性睡眠限制可导致小鼠额叶皮质神经元线粒体呼吸链复合物Ⅳ浓度下降、ATP活性、线粒体膜电位显著降低;3.慢性睡眠限制后,额叶皮质神经元线粒体相关性Aβ含量增加,这种增加与线粒体功能损伤存在相关性;4.为期2个月的慢性睡眠限制后,额叶皮质神经元线粒体内Aβ含量与额叶Aβ浓度以及线粒体相关性APP浓度不存在显著相关性。我们的研究提示,额叶皮质神经元内线粒体损伤参与慢性睡眠限制导致Aβ异常沉积的病理过程;慢性睡眠限制损害神经元细胞内线粒体结构与能量代谢功能,额叶皮质神经元内线粒体相关性Aβ增多可能导致线粒体呼吸功能障碍,这种线粒体功能损伤可能独立于局部组织Aβ及线粒体相关性APP浓度。更多还原