孕期咖啡因暴露致子代海马神经元突触发育损伤的胆固醇代谢编程机制

【作者】 骆名翠； 王婷婷； 戴诗韵； 鲁梦溪； 宜怡雯； 张帅； 汪晖； 徐丹；

【机构】 武汉大学中南医院药学部武汉大学药学院； 湖北省发育源性疾病重点实验室； 武汉大学基础医学院药理学系；

【摘要】 目的孕期咖啡因暴露(Prenatal caffeine exposure,PCE)可引起子代神经发育毒性。本研究旨在阐明PCE所致雄性子代海马神经元突触发育损伤的海马胆固醇宫内编程机制。方法受孕Wistar大鼠从孕9～20天给予120 mg/kg·d咖啡因灌胃。部分孕鼠于孕20天(GD20)麻醉后剖腹取胎鼠和胎海马,另一部分孕鼠自然生产,仔鼠于4周(PW4)和PW12进行行为学检测,随后麻醉处死并取海马组织。子代海马进行透射电镜和高尔基染色,同时检测海马组织、胎海马原代星形胶质细胞及培养基总胆固醇水平,子代海马突触功能相关基因(Snap25和PSD95)及脂筏标志基因(Cav-1和Flot-1)、胆固醇代谢通路基因(SREBP2、HMGCR、ABCG1、ABCA1和APOE)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ),miR-130b/301b簇及糖皮质激素受体(GR)等的表达改变。胎海马原代星形胶质细胞给予不同浓度皮质酮或咖啡因,和/或GR siRNA,和/或miRNA inhibitor处理,同前检测相应指标改变。结果出生后4周和12周PCE组雄性子代大鼠对新事物的认知指数下降且在开放臂的停留时间减少。PCE组GD20及出生后子代海马均出现神经元突触小泡显著减少,树突复杂性、树突长度、总树突棘密度及蘑菇型树突棘密度降低,神经元突触蛋白基因PSD95和Snap25表达下降,脂筏标志基因Cav-1和Flot-1表达抑制,而海马总胆固醇水平升高。PCE组海马原代星形胶质细胞内总胆固醇含量升高,胆固醇外排率下降,细胞GR及miR-130b/301b簇表达升高,胆固醇转运受体ABCG1及PPARγ表达均从宫内持续降低至出生后。皮质酮处理胎海马原代星形胶质细胞得到相似结果,使用GR siRNA,miRNA inhibitor处理星形胶质细胞后以上改变均出现显著逆转,同时神经元突触及脂筏损伤得到一定程度改善。结论 PCE致雄性子代海马GR/miR-130b/301b簇/PPARγ/ABCG1通路激活,介导海马星形胶质细胞向神经元的胆固醇转运减少,使神经元内胆固醇不足引起海马神经元突触发育损伤。且此通路改变能延续到出生后,最终导致子代认知和情感障碍性疾病易感。更多还原