【摘 要】
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目的：本实验以老年大鼠为研究对象,着重从基因启动子CpG岛甲基化修饰,组蛋白乙酰化修饰和miRNA表达谱变化等角度,探析表观遗传修饰变化对大脑海马分区学习记忆相关基因(mRNA和蛋白质)表达的影响及与LTP的关系,并观察经典方药“左归丸”、“益气聪明汤”及 两方合剂对老年大鼠各项指标异常变化的干预作用,为中医补肾、益气健脑法则提供深层次的实 验依据和理论依据.方法：以23月龄自然衰老SD雄性大鼠为
【机 构】
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上海中医药大学基础医学院生化教研室 上海 201203
【出 处】
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中国生物化学与分子生物学会中医药生物化学与分子生物学分会2018学术年会
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目的：本实验以老年大鼠为研究对象,着重从基因启动子CpG岛甲基化修饰,组蛋白乙酰化修饰和miRNA表达谱变化等角度,探析表观遗传修饰变化对大脑海马分区学习记忆相关基因(mRNA和蛋白质)表达的影响及与LTP的关系,并观察经典方药“左归丸”、“益气聪明汤”及 两方合剂对老年大鼠各项指标异常变化的干预作用,为中医补肾、益气健脑法则提供深层次的实 验依据和理论依据.方法：以23月龄自然衰老SD雄性大鼠为动物模型,随机分为老年对照组、老年左归组、老 年益气组、老年合剂组和老年拮抗组,另设5月龄SD雄性大鼠为青年对照组.采用Morris水迷 宫法观察大鼠空间学习记忆能力,电生理方法记录在体大鼠海马LTP变化,ELISA法检测大鼠血 清皮质酮(GC)含量,STEM观察突触数量,免疫荧光法检测大鼠海马GC受体(GR)的蛋白表达, RT-PCR法及Western-blotting法检测大鼠海马组织学习记忆相关信号传导分子(Arc、Egr-l、BDNF、Synapsin-1、Gabra-5)和表观遗传修饰酶(DNMT1、HAT1、HDAC2)的基因表达(mRNA及蛋 白)变化,亚硫酸氢盐修饰结合焦磷酸测序法(BSP-Pyrosequencing)检测海马组织基因Arc、Egr-1、BDNF、GR及Synapsin-1启动子区CpG岛甲基化状态,基因芯片技术检测脑组织miRNA表 达谱变化及生物信息软件预测受其干扰的靶基因,同时观察补肾益气方药(左归丸和益气聪明汤)对老年大鼠脑组织上述各项指标异常变化的调整作用.结果：1.与青年对照组大鼠比较,老年大鼠血清皮质酮含量明显增高(P＜0.05),突触数量显著减少(P＜0.05),水迷宫找到平台所需时间明显延长,LTP受到显著抑制(P＜0.05)；表明GC过 多分泌,可导致老年大鼠学习记忆能力减退或障碍.2.老年大鼠海马组织学习记忆相关基因(Arc、Egr-1、BDNF、GR及Synapsin-1)启动子区CpG岛总甲基化水平均较青年鼠有增高趋势；提示 老年大鼠基因表达处于相对沉默状态.3.与青年对照鼠相比,老年大鼠海马DNMT1表达明显增 高(P＜0.05), HAT1表达显著降低(P＜0.05),表明老年大鼠DNA甲基化酶、组蛋白乙酰化酶等 表观遗传修饰酶发生了异常变化.4.与青年对照鼠比较,老年大鼠学习记忆相关基因Arc、Egr-1、BDNF、Synapsin-1和GR的表达明显降低(P＜0.05),而Gabra-5基因表达显著增高(P＜0.05)； 这些变化均不利于突触可塑性的维持和LTP的建立.5.与青年对照鼠比较,老年大鼠脑组织 miRNA表达谱发生了异常变化(P＜0.05),经生物信息学软件分析显示许多差异表达的miRNA对 学习记忆信号通路中相关基因(GR、BDNF、CREB和CaMKⅡ等)的表达均具有干扰作用.6.左 归丸、益气聪明汤及两方合剂对老年大鼠上述各项指标的异常变化有不同程度的纠正作用.结论：补肾方药(左归丸),益气聪明汤能够通过降低血清皮质酮水平,提高大脑海马组织学 习记忆相关基因(Arc、Egr-1、BDNF、Synapsin-1和GR)的表达,降低Gabra-5基因表达,这可能与两方药降低基因启动子区CpG岛甲基化修饰、纠正表观遗传修饰酶活性、以及改善miRNA对靶基因的干扰作用有关,进而维持突触可塑性和LTP的建立,延缓学习记忆的退化.推测这些可能是补肾益气方药改善脑功能的重要作用机制.
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