关键词：
β-地中海贫血
髓鞘
中枢神经系统
少突胶质细胞
摘要：
背景:β-地中海贫血(β-地贫)是世界上常见的一种遗传性血红蛋白病,因其最早见于地中海沿岸地区而得名,在中国多发于南部地区。除了贫血,其引起的并发症也不容忽视,地中海贫血患者的并发症除了会降低患者的生活质量更甚者会导致残疾。β-地贫的核心病理是无效红细胞生成、铁过载、慢性溶血及氧化应激,且在这些病理中还存在着恶性循环。中枢神经系统疾病的病因多种多样,现有研究发现许多中枢神经系统疾病都伴有铁过载和氧化应激的特征。有研究表明中枢神经系统、血液供应、组织氧输送三者间存在着密切联系,已有多项研究报道β-地贫患者的中枢神经系统受累。因此,我们认为β-地贫可能对中枢神经系统有所影响。髓鞘在中枢神经系统中扮演着极为重要的角色,除了加快传导速度以外,还影响着神经元营养物质的供给。髓鞘的可塑性也参与多种认知活动,当髓鞘发生缺陷时,会导致认知功能的异常和其他中枢神经系统疾病。随着β-地贫患者的预期寿命逐渐增加,其神经系统并发症也逐渐开始显现,目前,对β-地贫与中枢神经系统之间关联的研究还极为缺乏,因此研究地中海贫血患者中枢神经系统可能存在相关的病变是有意义的。此研究可为临床诊断β-地贫患者的神经系统相关并发症提供基础依据,并且可以加深对髓鞘形成的调控机制的理解,为髓鞘相关疾病发病机制的探索以及治疗方案的研究提供助力。目的:(1)探究β-地贫对小鼠髓鞘形成和少突胶质细胞的影响;(2)探寻β-地贫影响中枢神经系统髓鞘形成的机制。方法:(1)研究对象分为两组:野生型小鼠和β-地贫小鼠,分别于出生后第7天、14天、21天、3个月对两组小鼠进行称重及组织取材,比较血液学指标、脾脏和脑组织的形态、脾重比等的差异,以检测β-地贫小鼠模型的可靠性。(2)取出生后第14天、21天、3个月小鼠的脑组织及脊髓组织,蔗糖脱水后进行冷冻包埋、切片,采用免疫荧光(MBP)的实验方法检测小鼠中枢神经系统髓鞘发育的变化,采用免疫荧光(Olig2+CC1)的实验方法检测小鼠的少突胶质谱系细胞及成熟的少突胶质细胞的发育变化,以探究β-地贫对小鼠髓鞘形成和少突胶质细胞的影响。(3)提取小鼠脑组织蛋白,灌流取材后液氮速冻并放入-80℃冰箱保存。通过转录组测序的方法筛选差异基因,并进行差异基因的通路富集分析等,以探究β-地贫影响中枢神经系统髓鞘发育的机制。结果:(1)14和21日龄的β-地贫小鼠的体重都显著低于对照小鼠,其他时间点体重无差异。β-地贫小鼠的脑组织在第14天、第21天时小于对照小鼠。7日龄的β-地贫小鼠的脾重比与对照小鼠无差别,14日龄、21日龄和3月龄β-地贫小鼠的脾和脾重比都显著大于对照小鼠。第14天时小鼠的血红蛋白含量组间无显著差异,但β-地贫小鼠红细胞数、红细胞压积均显著降低。第14天后的各时间点的β-地贫小鼠均存在红细胞数、血红蛋白含量、红细胞压积的显著降低。并且在各时间点都出现了红细胞分布宽度变异系数和白细胞数的显著升高。(2)β-地贫小鼠在第14天时胼胝体、大脑皮层和脊髓背部的髓鞘均明显少于对照小鼠,在第21天和第3个月时无差异。14日龄的β-地贫小鼠胼胝体的Olig2阳性细胞(少突胶质细胞)数量减少,脊髓背侧和大脑皮层中少突胶质细胞数量语对照组相比无差异。在14日龄β-地贫小鼠的脊髓背侧、胼胝体、大脑皮层中共表达CC1和Olig2的细胞(成熟的少突胶质细胞)均减少。21日龄和3月龄的β-地贫小鼠的脊髓背侧、胼胝体、大脑皮层中Olig2阳性细胞和共表达CC1+Olig2细胞的数目均与对照无差异。(3)通过转录组测序筛选出了21日龄β-地贫小鼠和对照小组的脑组织中的98个差异基因,颈段脊髓中的30个差异基因。通过GO富集分析,脑组织差异基因富集在286条GO功能中,颈段脊髓组织差异基因富集在520条GO功能中,并且均主要富集在生物学过程中。KEGG富集分析显示脑组织中的差异基因主要富集在6个通路,如神经活性配体-受体相互作用等;颈段脊髓的差异基因主要富集在5个通路中,如PI3K-Akt信号通路等。结论:(1)β-地贫影响小鼠发育过程中的体重及脑形态等,上述二者在成熟后差异消失。β-地贫小鼠除了在红细胞参数上符合贫血特征,还表现出了白细胞计数的增高。该模型可以在一定程度上模拟β-地贫患者的情况。(2)β-地贫影响中枢神经系统中髓鞘的早期发育,在各部位均表现出成熟的少突胶质细胞水平的降低,但少突胶质细胞谱系细胞的差异并不一致,说明各个部位中影响髓鞘生成的机制不同。早期存在的滞缓现象,包括髓鞘和少突胶质细胞水平,均在后期得到恢复。(3)21日龄小鼠脑组织和脊髓组织的转录组测序的差异基因GO及富集的通路上没有发现与髓鞘发育相关的通路的变化,但发现了部分差异基因如Gal、Hcrt、TRPM3、AGT等,或许与β-地贫小鼠的髓鞘形态在21天时恢复至正常水平有关,或可作为促髓
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