У мышей с условным нокаутом карбоксипептидазы E наблюдаются дефицит обучения, памяти и нейродегенерация. Часть 1

Карбоксипептидаза Е (CPE) — многофункциональный белок, выполняющий множество неферментативных функций в различных системах. Предыдущие исследования с использованием мышей с нокаутом CPE показали, что CPE оказывает нейропротекторное действие против стресса и участвует в обучении и памяти.

Стрессоустойчивость и память – два неразделимых аспекта. Будь то работа, учеба или жизнь, мы сталкиваемся со всеми видами давления. Иногда эти стрессы могут вызвать у нас депрессию, беспокойство, усталость и даже повлиять на нашу память. В этом случае нам необходимо найти способы улучшить нашу стрессоустойчивость и память.

Во-первых, повышения стрессоустойчивости можно добиться с помощью физических упражнений. Исследования показывают, что физические упражнения могут помочь людям уменьшить тревогу и депрессию. Кроме того, соответствующие упражнения могут также способствовать обмену веществ, улучшению сна и улучшению физической формы. Все это помогает улучшить нашу стрессоустойчивость и память.

Во-вторых, психологическое консультирование также является эффективным средством повышения стрессоустойчивости. Когда вы сталкиваетесь с трудностями и неудачами, немедленно общайтесь с семьей или друзьями, чтобы освободить свои внутренние плохие эмоции и уменьшить психологическое бремя, чтобы вы могли лучше противостоять давлению и трудностям.

Кроме того, хорошие привычки сна также необходимы для улучшения памяти и устойчивости к стрессу. Плохой сон может привести к физической усталости, депрессии и потере памяти. Поэтому мы должны развивать хорошие привычки сна, обеспечивать достаточное время сна каждую ночь и обеспечивать качество сна.

Наконец, позитивный настрой также имеет решающее значение. Вы должны сохранять хорошее отношение, продолжать учиться и совершенствовать свои навыки, активно решать проблемы, сохранять оптимистичный настрой при столкновении с трудностями и верить, что вы можете преодолеть давление и добиться успеха.

Короче говоря, стрессоустойчивость и память — два тесно связанных аспекта. Благодаря упражнениям, психологическому консультированию, хорошему сну и позитивному настрою мы можем эффективно улучшить нашу способность противостоять стрессу и улучшить память, а также лучше справляться с различными проблемами в жизни и работе. Видно, что нам необходимо улучшить память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​различными содержащимися в нем активными ингредиентами, в том числе кислотами, полисахаридами, флавоноидами и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите «Знайте 10 способов улучшить память»

Однако функции CPE в нейронах до сих пор во многом неизвестны. Здесь мы использовали систему Camk2a-Cre для условного нокаута нейронов CPE. Мышей дикого типа, CPEflox/- и CPEflox/flox, отлучили от груди, пометили ушными метками и подстригли хвост для генотипирования в возрасте 3 недель, а в 8 лет они прошли тесты на открытое поле, распознавание объектов, Y-образный лабиринт и выработку обусловленного страха. недель.

Мыши CPEflox/flox имели нормальную массу тела и метаболизм глюкозы. Поведенческие тесты показали, что у мышей CPEflox/flox наблюдались нарушения обучения и памяти по сравнению с мышами дикого типа и CPEflox/-. Удивительно, но субикулумная (Sub) область мышей CPEflox/flox была полностью дегенерирована, в отличие от мышей с полным нокаутом CPE, у которых наблюдается нейродегенерация области CA3. Кроме того, иммуноокрашивание даблкортином показало, что нейрогенез в зубчатой ​​извилине гиппокампа был значительно снижен у мышей CPEflox/flox.

Интересно, что фосфорилирование TrkB в гиппокампе было снижено у мышей CPEflox/flox, но уровни нейротрофических факторов головного мозга этого не показали. Как в гиппокампе, так и в дорсально-медиальной префронтальной коре мы наблюдали снижение экспрессии MAP2 и GFAP у мышей CPEflox/flox. В целом результаты этого исследования показывают, что специфический нокаут нейронов CPE приводит к дисфункции центральной нервной системы у мышей, включая дефицит обучения и памяти, субдегенерацию гиппокампа и нарушение нейрогенеза.

ВВЕДЕНИЕ

Карбоксипептидаза Е (CPE), также известная как нейротрофический фактор- 1, представляет собой многофункциональный белок, выполняющий множество важных неферментативных функций в эндокринной и нервной системах [1]. CPE обогащен зрелыми секреторными везикулами и играет решающую роль в биосинтезе пептидных гормонов и нейропептидов [2]. CPE также действует как сортирующий рецептор многих пробелков, включая проинсулин, проэнкефалин, проопиомеланокортин и промозговой нейротрофический фактор (про-BDNF) [3].

Возникающая в природе мутация мышиного фенотипа ожирения, названная «жир», была картирована в гене CPE [4]. Последующее исследование показало, что мыши с CPEfat/fat и CPE-нокаутом (KO) демонстрировали сходные фенотипы, включая бесплодие и ожирение у взрослых [5]. Сообщалось, что ген CPE человека имеет мутации, в том числе нулевые мутации, мутации, приводящие к укороченным белкам, а также мутации с элиминацией ключевых каталитических остатков [6].

Гомозиготные люди с тяжелыми мутациями страдают патологическим ожирением и гипогонадизмом. Кроме того, у больных сахарным диабетом 2 типа обнаружен миссенс-полиморфизм CPE. Мутация изменяет активность фермента CPE, и у пациентов наблюдается раннее начало диабета 2 типа [7]. Кроме того, CPE играет важную роль в везикулярном транспорте, как показано в нейронах и синапсах гиппокампа [8].

Предыдущие исследования показали, что высокие уровни CPE экспрессируются в гиппокампе и играют нейротрофическую роль, независимую от его ферментативной активности, в защите от вызванной стрессом гибели пирамидных нейронов и когнитивных нарушений [9, 10]. Стресс нарушает структуру и функцию ряда отделы мозга [11].

Префронтальная кора (ПФК) является основной нейропатологической мишенью стресса, которая связана с многочисленными корковыми и подкорковыми областями и способствует когнитивным функциям [12, 13]. Дорсально-медиальная ПФК (дмПФК) включает рострально-латеральную поясную извилину и прелимбическую кору, которые являются областями, участвующими в модуляции боли, эмоций и познания. Показано, что функциональная инактивация dmPFC вызывает негативные эмоции и снижает когнитивные способности [14]. Активность нейронов dmPFC передает информацию о прошлых выборах и результатах, а удаление или инактивация dmPFC ухудшает управление сигналами [15].

Кроме того, стресс приводит к нарушению работы нейронных сетей, когнитивной дисфункции, дегенерации гиппокампа и снижению нейрогенеза [10]. Пирамидные нейроны в dmPFC и гиппокампе атрофируются при стрессе, а психосоциальный и сдерживающий стресс вызывают атрофию примерно в течение 3–4 недель [11, 16]. Морфологические изменения варьируются в зависимости от области мозга. Хронический сдерживающий стресс приводит к ретракции дендритов и снижению плотности спинного мозга в прелимбической области dmPFC и гиппокампа [17].

Вызванное стрессом снижение комплекса апикальных дендритов гиппокампа согласуется с нарушением функций гиппокампа, таких как обучение и память [18]. Кроме того, повреждение нейронов и апоптоз в области CA3 приводят к дефициту пространственной памяти [19]. С точки зрения поведения было обнаружено, что стресс нарушает различные функции, зависящие от гиппокампа, такие как память [20].

CPE модулируется при различных видах стресса и играет важную роль в защите нейронов. Нейроны в гиппокампе и коре головного мозга усиливают экспрессию CPE после ишемического стресса, что связано с выживанием нейронов [21].

Кроме того, после того, как мыши с нокаутом CPE (KO) получили стрессовую парадигму, когда их отнимали от груди в возрасте 3 недель, у них наблюдалась дегенерация области CA3 и снижение нейрогенеза в зубчатой ​​извилине (DG) [1, 22].

В этом исследовании мы использовали общую нейрон-специфическую систему Camk2aCre для удаления CPE нейрона. Мы создали модель мыши CPE с условным KO (cKO) для изучения фенотипа потери функции CPE в нейронах головного мозга. Мы оценили эффект стрессовой парадигмы (отлучение от груди, маркировка ушей и подрезание хвоста) в возрасте 3 недель на мышах CPE-cKO. Мы использовали тесты на распознавание объектов, Y-лабиринт и тесты на выработку страха в возрасте 8–10 недель для оценки когнитивных способностей. Кроме того, мы проанализировали фенотипы нейронов и астроцитов, а также нейрогенез в гиппокампе.

МЕТОДЫ

Животные

Мыши Camk2a-Cre и мыши CPEflox/flox были получены от CyagenBiosciences (Сучжоу, Китай). Все животные содержались при температуре окружающей среды (22±2 градуса) с естественным циклом света/темноты и имели свободный доступ к чистой воде и стандартному корму для грызунов. Camk2a-Cre и CPEflox/floxmice называются мышами CPE-cKO. В возрасте 3 недель мышей отнимали от груди, снабжали ушными бирками и стригли хвосты для генотипирования, что вызывало парадигму эмоционального и физического стресса. Мы имеем в виду Camk2a-Cre; мыши CPEflox/flox как CPEcKO, Camk2a-Cre; Мыши CPEflox/- как гетерозиготные (HE) и мыши CPE-/- как дикие типы (WT). Все экспериментальные процедуры на животных были одобрены Комитетом по этике экспериментальных животных Китайского университета Минцзу.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

Обрезанные хвосты собирали для выделения ДНК для ПЦР для идентификации генотипа. Последовательности праймеров следующие:

Вес тела

Мышей дикого типа, CPEflox/- и CPEflox/flox (в возрасте 1–20 недель; n=10 для каждого генотипа) взвешивали каждую неделю, что использовали для определения изменений веса. Вес каждой мыши усредняли для каждой группы.

Глюкоза плазмы

Венозную кровь из хвостов мышей собирали и определяли с помощью системы мониторинга уровня глюкозы в крови (Yuwell, Китай) после голодания в течение 12 часов. Образцы крови брали из хвостовой вены через 0 мин для определения уровня глюкозы в плазме натощак. Затем каждой мыши внутрибрюшинно вводили раствор глюкозы 1 г/кг. Затем мы определяли уровень глюкозы в плазме в течение 15, 30, 60, 90 и 120 минут для измерения уровня глюкозы в крови.

Поведенческие тесты

Чтобы оценить поведение мышей WT, CPEflox/- и CPEflox/flox, животные в возрасте 8–10- недель подвергались тестам в открытом поле, распознаванию объектов, Y-лабиринту и тестированию на выработку страха.

Открытое поле

Исследовательское поведение измеряли с помощью аппарата «открытое поле» (50×50×40 см). Каждое животное помещали в один угол аппарата и измеряли в течение 7 минут. Пройденное расстояние записывалось за последние 5 минут с помощью системы видеоизображения (Таймэн, Чэнду, Китай).

Распознавание объектов

Для проверки обучаемости и памяти мышей использовали тест на распознавание предметов. В день обучения два одинаковых предмета располагали по диагонали аппарата (50×50×40 см). Животным давали возможность свободно исследовать территорию в течение 7 минут. Для процедуры тестирования один объект заменялся новым объектом той же диагонали, что и в день обучения. Животным давали возможность свободно исследовать территорию в течение 7 минут. Время исследования на расстоянии 2–3 см вокруг нового объекта фиксировали за последние 5 мин.

Y-лабиринт

Исследовательскую активность и рабочую память измеряли с помощью аппарата Y-образного лабиринта (длина плеча: 30 см, ширина плеча: 6 см, высота стенки: 15 см). Каждое животное помещали в центральную зону. Количество и изменения входов в руки регистрировали в течение 7 мин с помощью системы видеоизображения (Таймэн, Чэнду, Китай). Результат рассчитывали как количество правильных изменений/общее количество записей в группе.

Обусловливание страха

Кондиционирование страха состояло из двух камер, а блок монитора замораживания (23×23×30 см) располагался в звукоизолированной комнате большего размера (30×30×37 см). Коробка для мониторинга замораживания содержала металлическую решетку для шокирования ног и записывала вертикальные и горизонтальные движения животных. Первый день был условно-рефлекторной тренировкой. Процедура заключалась в следующем: бездействие в течение 60 с, затем стимуляция 12 раз.

Содержание стимуляции включало условный раздражитель длительностью 30 с (75 дБ), за которым следовал интервал следования (30 с) и заканчивался 2-секундным током стопы (30 мА) и 15-секундным бездействием. Через шесть часов была проведена проверка кратковременной памяти и количество раздражителей сократилось до 6. В процессе стимуляции каждая проба состояла из условного раздражителя, за которым следовал следовой интервал (30 секунд) и заканчивалась без нанесения ударного тока по стопе.

Тест долговременной памяти проводился на следующий день с интервалом в один день. Метод измерения качества долговременной памяти был тот же, что и при использовании кратковременной памяти.

For more information:1950477648nn@gmail.com