高 楊，李麗娜，毛穎秋，周英奕，張學(xué)婷，張 磊，薛衛(wèi)國(guó)

（北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京100029）

電針對(duì)APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠學(xué)習(xí)記憶能力及LC3Ⅱ、P62表達(dá)水平的影響

高 楊，李麗娜，毛穎秋，周英奕，張學(xué)婷，張 磊，薛衛(wèi)國(guó)*

（北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京100029）

目的 研究電針對(duì)APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ及受體蛋白P62相關(guān)的作用機(jī)制。方法 將7月齡APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠隨機(jī)分為模型組、電針治療組，以同窩轉(zhuǎn)基因陰性小鼠為正常對(duì)照組。電針治療組予電針涌泉、百會(huì)，15 min／次，隔日1次，治療6周，利用Morris水迷宮檢測(cè)各組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力以及用Western blot法檢測(cè)小鼠海馬區(qū)域LC3Ⅱ及P62蛋白的表達(dá)。結(jié)果 水迷宮結(jié)果顯示,模型組與正常對(duì)照組比較，逃避潛伏時(shí)增加（P＜0.01）；WB結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，模型組LC3Ⅱ表達(dá)增強(qiáng)，P62表達(dá)減弱（P＜0.05）；與模型組相比，針刺組LC3Ⅱ表達(dá)減弱，P62表達(dá)增強(qiáng)（P＜0.05）。結(jié)論 APP/PS1轉(zhuǎn)基因鼠存在神經(jīng)元自噬途徑功能亢進(jìn)，電針可能通過抑制自噬水平，從而改善學(xué)習(xí)記憶功能。

阿爾茨海默病；APP/PS1；LC3Ⅱ；P62

阿爾茨海默病（AD），又稱老年性癡呆，是一種病因不明的中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行性變性疾病，臨床表現(xiàn)為獲得性認(rèn)知功能障礙[1]。其主要由大量異常折疊的β淀粉樣蛋白（Aβ）在腦組織中沉積所形成的老年斑引起[2]。細(xì)胞內(nèi)Aβ的降解主要在溶酶體中進(jìn)行[3]。AD的腦內(nèi)缺陷是由自噬體逆行運(yùn)輸至溶酶體，從而觸發(fā)營(yíng)養(yǎng)不良和變性腫脹的軸突上大量自噬泡的聚集[4]。因此，自噬被認(rèn)為是產(chǎn)生Aβ的一個(gè)新途徑[5]。近年來，電針防治AD的療效已得到肯定，治療AD的機(jī)制研究也取得新進(jìn)展。中醫(yī)認(rèn)為癡呆以“腎虛濁阻”為主要病機(jī)[6]，故治以“益腎祛濁”法[7]，電針百會(huì)、涌泉，以AD病理中期的7月齡APP/PS1小鼠為研究對(duì)象，觀察研究其自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ和自噬底物P62的變化以及針刺對(duì)其表達(dá)的影響，旨在揭示針刺是否通過早期干預(yù)自噬水平從而改善AD學(xué)習(xí)記憶能力，以期為針灸臨床防治AD奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物模型與分組

1.1.1 動(dòng)物 選取健康清潔級(jí)，5月齡，雄性APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠為AD動(dòng)物模型14只。同窩同性別同月齡轉(zhuǎn)基因陰性鼠7只為正常對(duì)照組。體質(zhì)量（26.8±4.5） g，由南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所提供。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.1.2 分組 小鼠滿5月齡時(shí)稱重排序，利用隨機(jī)數(shù)表分組，將APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠14只，分為模型組（M）7只、電針治療組（A）7只，同窩APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因陰性雄性小鼠7只為陰性對(duì)照組（W）。

1.1.3 干預(yù)方法 電針治療組：將小鼠固定于操作臺(tái)上，對(duì)照小鼠針灸穴位圖譜及動(dòng)物解剖學(xué)方法，取百會(huì)、涌泉穴。選用北京中研太和醫(yī)藥公司生產(chǎn)的一次性針灸針，規(guī)格0.25 mm×13 mm。針具與穴位常規(guī)消毒后刺入2～3 mm，百會(huì)穴行手針，雙涌泉穴小幅度捻轉(zhuǎn)后接入韓式電針儀，采用疏密波，頻率1/50 Hz，強(qiáng)度0.5 mA，以針柄微顫，動(dòng)物保持不掙扎為度。針刺持續(xù)15 min/次，隔日1次。共治療6周。模型組、正常對(duì)照組：以相同方法用鼠袋束縛15 min，隔日1次，共束縛6周。

1.2 試劑與儀器 Ⅰ抗：兔源LC3B抗體（美國(guó)，Sigma，L7543)，兔源P62抗體（美國(guó)，Sigma，P0067），鼠源GAPDH（北京中杉金橋，TA-08）；Ⅱ抗：鼠源辣根過氧化物標(biāo)記生物素（北京中杉金橋，ZB-2301），羊源辣根過氧化物標(biāo)記生物素（北京中杉金橋，ZDR-5307）；BCA蛋白定量試劑盒（北京普利萊）；酶標(biāo)儀（Biocell，中國(guó)）；電泳、電轉(zhuǎn)儀（Bio-Rad，美國(guó)）；一次性使用無菌針灸針（0.25 mm×13 mm，北京中研太和醫(yī)藥有限公司）；韓氏（HANs）LH202H型穴位神經(jīng)刺激儀（北京華衛(wèi)產(chǎn)業(yè)開發(fā)公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 小鼠學(xué)習(xí)記憶能力檢測(cè) 采用Morris水迷宮法檢測(cè)各組小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。各組小鼠針刺6周后進(jìn)行測(cè)試，水溫保持在（22±2）℃，將1個(gè)隱藏的平臺(tái)浸入1 cm水面之下。各組小鼠連續(xù)訓(xùn)練4 d，以第1、2、4象限池壁中點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，將小鼠面向池壁輕放入水中，允許小鼠尋找平臺(tái)的時(shí)間為最大60 s，且允許其在平臺(tái)上停留30 s，記錄小鼠找到平臺(tái)所需要時(shí)間，即為潛伏期。

1.3.2 WB檢測(cè)小鼠腦海馬LC3Ⅱ與P62的表達(dá) 蛋白提取：稱取海馬濕重，加入RIPA裂解液（100 mg/ 1 mL）于冰上充分勻漿，4 ℃、12 000 r/min，離心15 min，然后將上清液轉(zhuǎn)移到1.5 mL離心管中。

BCA法測(cè)上清液蛋白濃度，將蛋白樣品和樣品緩沖液以4∶1的比例混合，95 ℃恒溫水浴5 min。12%的分離膠及5%濃縮膠SDS-PAGE分離膠電泳，100 V，2 h；轉(zhuǎn)至0.22厚PVDF膜，100 V，60 min。用5%脫脂奶粉加入PBST配置封閉液，室溫?fù)u床封閉2 h。加入一抗，一抗用封閉液稀釋（兔抗鼠LC3B，1∶2 000；兔抗鼠，1∶2 000；抗鼠GAPDH，1∶2 000），4 ℃孵育過夜。PBST漂洗3次,每次5 min。加入二抗，用PBS稀釋二抗（山羊抗兔HRP-IgG，1∶2 000；山羊抗鼠HRP-IgG，1∶5 000），室溫下?lián)u床1.5 h。PBST清洗3次。將ECL發(fā)光液滴加至膜上，避光，室溫孵育3 min。暗室內(nèi)進(jìn)行X光膠片曝光，顯影、定影，灰度掃描后分析，對(duì)各組的LC3Ⅱ、P62分別與GAPDH的灰度值進(jìn)行相對(duì)性比較。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，所有數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。若各組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布，且方差齊，進(jìn)行單因素方差分析，若方差不齊，用非參數(shù)檢驗(yàn)。Morris水迷宮數(shù)據(jù)采用重復(fù)測(cè)量方差分析。以P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 Morris水迷宮行為學(xué)檢測(cè)結(jié)果

2.1.1 定位航行實(shí)驗(yàn) 見表1。

2.1.2 空間探索實(shí)驗(yàn)穿越平臺(tái)次數(shù)及平臺(tái)象限停留時(shí)長(zhǎng) 見表2。

2.2 WB檢測(cè)結(jié)果 見表3。

表1 定位航行實(shí)驗(yàn)第一象限（遠(yuǎn)離目標(biāo)象限）入水點(diǎn)逃避潛伏期時(shí)的比較（x±s ，n=7）

表2 空間探索實(shí)驗(yàn)第一象限入水點(diǎn)穿越平臺(tái)位置次數(shù)、平臺(tái)象限停留時(shí)長(zhǎng)的比較（x±s ，n=7）

表3 電針對(duì)7月齡APP/PS1鼠LC3II、P62相對(duì)表達(dá)量的影響（x±s ，n=7）

3 討論

由Aβ聚集和沉積而成的老年斑（SP）是AD腦部典型的病理特征之一[8]，被認(rèn)為是AD發(fā)病的始動(dòng)因素[9]。Aβ由淀粉蛋白前體蛋白（APP）經(jīng)β-分泌酶和早老素1（PS1）/ γ-分泌酶相繼切割產(chǎn)生[10]。本實(shí)驗(yàn)所用小鼠同時(shí)攜帶“瑞典家族”突變的APPswe與PS△E9基因，隨月齡增加出現(xiàn)認(rèn)知功能的進(jìn)行性損害，腦組織出現(xiàn)SP沉積及神經(jīng)元丟失，因此，APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠是研究AD病理機(jī)制及藥物篩選的理想動(dòng)物模型[11]。本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒M小鼠認(rèn)知功能的退化，同時(shí)也證實(shí)了Aβ沉積在AD中扮演了極為重要的角色。

自噬是細(xì)胞利用溶酶體降解自身受損的細(xì)胞器和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)等有害大分子物質(zhì)的重要途徑[12]。然而，當(dāng)自噬功能發(fā)生障礙時(shí)，自噬被過度激活，其異常活躍而亢進(jìn)的功能將會(huì)反作用于AD的發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn)自噬泡（包括自噬體和自噬溶酶體）中富含APP、Aβ及γ-分泌酶，自噬被過度激活可引起Aβ增多，因此自噬泡被認(rèn)為是產(chǎn)生Aβ的溫床[13]。LC3 II的水平可以反映自噬體和自噬泡的數(shù)量，因此常被用作自噬體的指示和標(biāo)記物。本研究中模型鼠腦中LC3Ⅱ水平的增加是自噬被激活的有力證據(jù)。本課題組前期實(shí)驗(yàn)觀察到APP/PS1小鼠腦內(nèi)Aβ沉積加重，可能系不成熟自噬泡聚集增加，Aβ降解受阻而導(dǎo)致Aβ的沉積增多所致[14-15]。

本研究中7月齡APP/PS1小鼠較之轉(zhuǎn)基因陰性鼠LC3Ⅱ表達(dá)增高、P62降低，同期實(shí)驗(yàn)還證實(shí)該轉(zhuǎn)基因小鼠Aβ水平增高。7月齡APP/PS1小鼠處于AD病程中期，該階段學(xué)習(xí)記憶能力已經(jīng)發(fā)生負(fù)向性改變。同時(shí)腦內(nèi)產(chǎn)生過多的Aβ及其他有害物質(zhì)，使得神經(jīng)元內(nèi)的自噬水平處于高度激活狀態(tài)，因而LC3Ⅱ水平增加，而自噬溶酶體降解通路尚未發(fā)生故障，可見P62相應(yīng)減少。因此，在AD病理中期，抑制自噬可能起到一定的保護(hù)作用，以其達(dá)到治未病的目的。

針刺百會(huì)、涌泉兩穴是根據(jù)“益腎去濁，開竅醒神”為治療AD的基本法則所制定。本研究觀察了針刺對(duì)APP/PS1小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響及自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ與P62表達(dá)的變化，WB結(jié)果表明：轉(zhuǎn)基因小鼠海馬區(qū)中的自噬相關(guān)蛋白LC3Ⅱ升高，P62表達(dá)減少；同期ELISA實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)基因數(shù)Aβ水平高于陰性鼠。而針刺能下調(diào)LC3Ⅱ，同時(shí)增加了P62的表達(dá)，其行為學(xué)指標(biāo)得以改善。表明針刺百會(huì)、涌泉“益腎祛濁”法治療AD的生物學(xué)基礎(chǔ)可能是通過明顯下調(diào)LC3Ⅱ，誘導(dǎo)P62表達(dá)來平衡細(xì)胞內(nèi)自噬狀態(tài)，從而降低腦內(nèi)有毒物質(zhì)及Aβ水平，達(dá)到改善學(xué)習(xí)記憶能力，提高認(rèn)知能力的效果。但針刺對(duì)自噬影響的確切機(jī)制尚需深入研究，以及對(duì)自噬相關(guān)通路還有待進(jìn)一步闡明，以求其明確而更有效的作用靶點(diǎn)。

[1]中華中醫(yī)藥協(xié)會(huì). 中醫(yī)內(nèi)科常見病診療指南西醫(yī)疾病部分[M]. 北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社, 2008.

[2]BARTH JM，KOHLER K.How to take autophagy and endo -cytosisup a notch [J].Biomed Res Int, 2014:960803.

[3]WAKABAYASHI K, MIKI Y. Deposition and clearance of betaamyloid in the brain. [J]. Brain Nerve 2013, 65(12): 1433.

[4]SONIAC,CORREIA,PAULAI,et al.Autophagyin Alzheimer’s disease: A Cleaning ServiceOut-of-order [J].Toxicity and Autophagy in NeurodegenerativeDisorders,2015(9):123-142.

[5]薛衛(wèi)國(guó), 張忠, 許紅,等.電針對(duì)APP轉(zhuǎn)基因鼠神經(jīng)元自噬途徑的影響[J]. 針刺研究, 2014, 39 (4): 272-277.

[6]張?zhí)稃?安紅梅. 輕度認(rèn)知障礙的中醫(yī)藥防治[J]. 中華中醫(yī)藥學(xué)刊, 2015,33(2):333-335.

[7]李芙,李麗娜,王鑫. 電針“百會(huì)”“涌泉”對(duì)APP/PS 1雙轉(zhuǎn)基因小鼠海馬β淀粉樣蛋白及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白-1水平的影響[J]. 針刺研究, 2015,40(1):30-34,55.

[8]WANG YR, LIU YH, LIANG CR, et al. Expression profile of p75NTR and its relationship with formation of amyloid plaques in the brain of Alzheimer’ s disease patients[J]. Med JChin PLA, 2014, 39(5): 379-382.

[9]GUO XH, LU H, NIU RN, et al. Detection of serum matrix metalloproteinase 2 and 9 in patients with Alzheimer disease[J]. Zhengzhou Univ(Med Sci), 2014, 49(1): 137-139.

[10]ZHAO FENGLI, QIAO PERIFENG, YAN NING, et al. Hydrogen sulfide selectively inhibits γ-Secretase activity and decreases mitochondrial Aβ production in neurons from APP/PS1 transgenic mice[J].Neurochemical Research, 2016, 41(5): 1145-1159.

[11]DICKEY C A, LORING J F, MONTGOMERY J, et al. Selectively reduced expression of synaptic plasticity-related genes in amyloid precursor protein plus presenilin-1 transgenic mice[J]. Journal of Neuroscience, 2003, 23(12): 5219-5226.

[12]楊璟輝,高曉剛,傅志仁.自噬在肝臟免疫耐受中的作用機(jī)制研究進(jìn)展[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2014,39(6):503-506.

[13]OHTA K, MIZUNO A, UEDA M, et al. Autophagy impairment stimulates PS1 expression and gamma-secretase activity[J]. Autophagy, 2010, 6(3):345-352.

[14]馬泰,孫國(guó)平,李家斌.細(xì)胞自噬的研究方法[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展, 2012,39(3):204-209.

[15]高堂珂,步青云,高楊,等. 電針對(duì)7月齡APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因鼠行為學(xué)及海馬微血管壁Aβ沉積影響的研究[J].上海針灸雜志, 2016,35(4):1-5.

Effect of electroacupunctureure intervention on learning and memory ability, LC3Ⅱ and P62 Expression level of APP/PS1 transgenic mice

GAO Yang, LI Lina, MAO Yingqiu, ZHOU Yingyi, ZHANG Xueting, ZHANG Lei, XUE Weiguo*
(Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China)

Objective To investigate the effect of electroacupunctureure on learning and memory ability and its mechanism related to autophagic receptor P62 in APP/PS1 Transgenic mice. Methods The 7-monthold APP / PS1 transgenic mice were randomly divided into model group and EA treatment group and negative transgenic mice were selected into the nomal control group. EA was applied to“Baihui”and“Yongquan”for 15min,once every other day for 6 weeks.The learning-memory ability was detected by using Morris water maze testing, hippocampal LC3Ⅱand P62 were detected using Western blot(WB). Results Results of Morris water maze test showed that the escape latency of model group increased compared with the control group (P＜0.01), WB results showed that compared with the control group, the model group LC3Ⅱ expression enhanced, P62 expression decreased (P＜0.05); compared with the model group, EA group LC3Ⅱ expression was decreased, P62 expression increased (P＜0.05). Conclusion EA intervention can improve learning and memory abilities in APP transgenic model mice, which may contribute to its effect in inhibiting neuronal autophagy.

Alzheimer’s disease; APP/PS1; LC3Ⅱ; P62

R245.31

A

2095-6258(2017)04-0523-04

2016-9-10）

10.13463/j.cnki.cczyy.2017.04.003

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81273826）。

高 楊（1990 -），女，碩士研究生，主要從事針灸治療腦病機(jī)理研究。

*通信作者：薛衛(wèi)國(guó)，男，博士研究生導(dǎo)師，電話-3718809670，電子信箱-snowmanxue@126.com