Caveolin-1蛋白在空间学习记忆中的作用及其信号转导机制的研究

论文摘要

Caveolin（窖蛋白）作为细胞质膜微囊——Caveolae（胞膜窖）的结构组分和功能蛋白,参与Caveolae的形成、定位,并具有介导膜泡运输、维持细胞胆固醇稳态和调控信号转导等功能.哺乳动物中表达3种Caveolin基因（Caveolin-1、Caveolin-2和Caveolin-3）,它们编码5个蛋白异构体。体内大多数组织至少表达一种蛋白异构体。Caveolin-1（Cav-1）作为Caveolae的主要标志性蛋白,能与ERa、PKCa等多种信号分子相结合而形成复合体,并调控许多关键信号分子的活性状态,进而控制细胞跨膜信号转导,参与许多细胞生命活动,如细胞内吞、胆固醇运输、细胞膜组装、信号转导等.Caveolin在神经系统中分布广泛,不同部位表达量不同,发现Caveolin参与海马可塑性等多种神经元活动的调控。在Caveolin参与的膜泡运输中,神经元突触传递的特异组分,如VAMP、SNAP25等,都可以与Cav-1发生直接作用。在分别对神经元进行机械损伤和药物损伤后,发现在损伤后的神经突起重塑过程中Caveolin蛋白表达升高。分化的PC12细胞和海马神经元的神经突起的末端生长锥处Cav-1高度表达。目前,虽然认为在脑中Cav-1与突触传递、海马可塑性有关,但是Cav-1在学习记忆的作用及信号转导机制迄今尚未完全阐明.我们以往通过对大鼠脑内Cav-1的分布以及在明暗分辨学习中作用进行研究,发现不同年龄大鼠脑内不同部位Cav-1的表达有很大差别,青年组海马中的Cav-1表达最高,幼年组的表达低于青年组,老年组最少。不同年龄大鼠海马和皮层中突触素Syn的表达与Cav-1的表达相似,Y-迷宮训练可以引起青年鼠海马和前额叶皮层内Cav-1蛋白的表达显著增加。提示,Cav-1可能参与海马空间学习记忆过程。本实验目的在于通过研究Cav-1在空间学习记忆中的作用,进一步探讨Cav-1在调控海马可塑性中的信号转导机制。本实验研究了Morris水迷宮训练对青年大鼠和老年大鼠的海马内Cav-1蛋白表达的影响,然后利用Western blot技术检测海马内Cav-1和ERa等信号蛋白的表达,发现训练后青年大鼠和老年大鼠海马内Cav-1的表达均显著性升高（P<0.05）,并首次在大鼠海马内检测到新的ERa亚型ERa-36的表达。我们还研究了Cav-1在糖尿病小鼠空间学习记忆中的作用,并用梓醇治疗或预防可能潜在的糖尿病空间认知障碍,然后利用Westernblot技术检测海马内Cav-1和ERa等信号蛋白的表达,发现糖尿病引起海马内Cav-1表达降低,梓醇治疗后可使其表达升高,并首次在小鼠海马内检测到新的ERa亚型ERa-36的表达,发现糖尿病组海马ERa-36显著升高（P<0.05）。综上所述,Cav-1作为一个重要的细胞信号调节蛋白,在空间学习记忆及海马可塑性中,可能行使着调节ERa等信号蛋白功能的关键作用。这为进一步了解Cav-1在脑中的生物学功能和其在海马可塑性中的分子调节机制提供了有价值的实验依据和线索.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• Caveolin家族蛋白及其与脑功能的关系
• 1.1 Caveolin家族蛋白概述
• 1.1.1 Caveolin蛋白的结构特征
• 1.1.2 Caveolin蛋白的功能
• 1.1.2.1 介导膜泡运输
• 1.1.2.2 维持胆固醇稳态
• 1.1.2.3 调控信号转导
• 1.2 Caveolin与脑功能
• 1.2.1 Caveolin与神经发育
• 1.2.2 Caveolin与突触可塑性
• 1.2.3 Caveolin与神经退行性疾病
• 1.2.3.1 Caveolin与阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）
• 1.2.3.2 Caveolin与帕金森病（Parkinson's disease,PD）
• 1.2.3.3 Caveolin与朊蛋白病（Prion disease,PrD）
• 1.3 结语与展望
• 1.4 参考文献
• 第二章 Caveolin-1蛋白在大鼠空间学习记忆中的作用
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 实验动物
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 Morris水迷宫行为训练
• 2.2.1.1 Morris水迷宫简介
• 2.2.1.2 Morris水迷宫训练步骤
• 2.2.1.3 Morris水迷宫数据分析
• 2.2.2 大鼠大脑海马组织分离
• 2.2.3 脑蛋白提取液的制备及蛋白含量的测定
• 2.2.3.1 配置溶液
• 2.2.3.2 脑组织蛋白的提取
• 2.2.3.3 蛋白质浓度的测定
• 2.2.4 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）
• 2.2.4.1 主要溶液配制
• 2.2.4.2 配制12%分离胶和4%浓缩胶
• 2.2.4.3 蛋白质样品制备
• 2.2.4.4 电泳
• 2.2.5 蛋白质免疫印迹（Western Blot）测定蛋白表达
• 2.2.5.1 主要试剂配制
• 2.2.5.2 转膜
• 2.2.6 统计分析
• 2.3 结果
• 2.3.1 大鼠的Morris水迷宫学习训练成绩
• 2.3.1.1 获得性训练中大鼠空间分辨学习的表现
• 2.3.1.2 大鼠在探查试验中的表现
• 2.3.2 Morris水迷宫训练对大鼠海马Cav-1等蛋白表达的影响
• 2.3.2.1 Morris水迷宫训练引起大鼠海马Cav-1表达增高
• 2.3.2.2 Morris水迷宫训练对海马不同信号通路蛋白表达的影响
• 2.4 讨论
• 2.5 小结
• 2.6 参考文献
• 第三章 Caveolin-1蛋白在糖尿病小鼠空间学习记忆中的作用
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 实验动物
• 3.1.2 主要试剂
• 3.1.3 主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 四氧嘧啶糖尿病小鼠模型的建立
• 3.2.1.1 四氧嘧啶溶液的配制（1%）
• 3.2.1.2 建模方法
• 3.2.1.3 药物治疗
• 3.2.2 Morris水迷宫行为训练
• 3.2.3 大脑海马组织分离
• 3.2.4 脑蛋白提取液的制备及蛋白含量的测定
• 3.2.5 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）
• 3.2.6 蛋白质免疫印迹（Western Blot）测定蛋白表达
• 3.2.7 统计分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 糖尿病小鼠的Morris水迷宫学习训练成绩
• 3.3.1.1 获得性训练中糖尿病小鼠空间分辨学习的表现
• 3.3.1.2 糖尿病小鼠在探查试验中的表现
• 3.3.2 Morris水迷宫训练对糖尿病小鼠海马蛋白表达的影响
• 3.3.2.1 Morris水迷宫训练对糖尿病小鼠海马Cav-1表达的影响
• 3.3.2.2 Morris水迷宫训练对海马内信号蛋白表达的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 3.6 参考文献
• 致谢
• 个人简介