題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- AQP4在小鼠學(xué)習(xí)記憶下降中的作用研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品通過(guò)行為學(xué)檢測(cè)和形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察比較了AQP4基因敲除型小鼠和野生型小鼠，在生理性衰老致學(xué)習(xí)記憶下降過(guò)程中的神經(jīng)行為變化和腦形態(tài)差異，揭示兩種小鼠在衰老過(guò)程中的變化特點(diǎn)，闡明AQP4在小鼠學(xué)習(xí)記憶下降過(guò)程中的作用，為探討衰老的發(fā)展過(guò)程、尋找調(diào)節(jié)因子提供新思路。
- 詳細(xì)介紹：
- 延緩衰老、預(yù)防和治療衰老性疾病一直是大眾和政府關(guān)注的熱點(diǎn)。 AQP4是腦內(nèi)主要的水通道蛋白，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以調(diào)節(jié)一些重要離子通道的功能，并可能對(duì)認(rèn)知功能產(chǎn)生影響。另外，由于AQP4在腦內(nèi)主要表達(dá)在星型膠質(zhì)細(xì)胞，而星型膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)認(rèn)知功能的影響是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。本作品運(yùn)用行為學(xué)檢測(cè)和形態(tài)學(xué)細(xì)胞染色的方法，通過(guò)探究AQP4在衰老過(guò)程中對(duì)腦形態(tài)和認(rèn)知功能的影響，初步闡明AQP4與衰老的關(guān)系。進(jìn)一步加深對(duì)衰老發(fā)展過(guò)程的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)AQP4的認(rèn)識(shí)。同時(shí)AQP4在這一過(guò)程中對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的影響，為預(yù)防衰老和治療神經(jīng)退行性疾病提供了新的可能的調(diào)節(jié)手段與方式。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品通過(guò)行為學(xué)檢測(cè)和形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，觀察比較了AQP4基因敲除型小鼠和野生型小鼠，在生理性衰老致學(xué)習(xí)記憶下降過(guò)程中的神經(jīng)行為變化和腦形態(tài)差異，揭示兩種小鼠在衰老過(guò)程中的變化特點(diǎn)，闡明AQP4在小鼠學(xué)習(xí)記憶下降過(guò)程中的作用，為探討衰老的發(fā)展過(guò)程、尋找調(diào)節(jié)因子提供新思路。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 研究方法：以AQP4基因敲除與野生型小鼠為鼠源，研究AQP4在衰老過(guò)程中對(duì)小鼠神經(jīng)行為和腦形態(tài)變化的影響。 研究結(jié)果： AQP4基因敲除對(duì)小鼠衰老過(guò)程中的神經(jīng)行為變化和腦大體形態(tài)變化無(wú)明顯影響，為爭(zhēng)議問(wèn)題“AQP4是否影響腦形態(tài)”提供一定答案。同時(shí)AQP4基因敲除使星形膠質(zhì)細(xì)胞體變小，形態(tài)改變，提示AQP4可能通過(guò)調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞影響認(rèn)知功能，為后續(xù)在病理模型下進(jìn)一步觀察奠定基礎(chǔ)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 延緩衰老、預(yù)防和治療衰老性疾病一直是大眾和政府關(guān)注的熱點(diǎn)。本作品通過(guò)研究AQP4對(duì)衰老過(guò)程中腦形態(tài)和神經(jīng)行為的影響，加深對(duì)衰老發(fā)展過(guò)程的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)AQP4的認(rèn)識(shí)。同時(shí)AQP4在這一過(guò)程中對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的影響，為預(yù)防衰老和治療神經(jīng)退行性疾病提供了新的可能的調(diào)節(jié)手段與方式。
學(xué)術(shù)論文摘要
- [摘要]目的：研究AQP4是否參與小鼠腦老化過(guò)程。方法：以自然衰老小鼠為主要實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、穿梭箱實(shí)驗(yàn)、免疫組織化學(xué)及細(xì)胞染色等技術(shù)，比較AQP4基因敲除小鼠和野生型小鼠在年輕和老年時(shí)行為學(xué)和腦形態(tài)學(xué)的差異。結(jié)果：自發(fā)活動(dòng)中，老年鼠活動(dòng)總距離小于年輕鼠，AQP4基因敲除型（AQP4-/-）和野生型（AQP4+/+）之間在總活動(dòng)距離和對(duì)中心區(qū)域的探索無(wú)差異；穿梭箱實(shí)驗(yàn)中，老年AQP4-/-在訓(xùn)練和測(cè)試時(shí)進(jìn)入暗箱的潛伏期差值明顯小于年輕AQP4-/-小鼠，AQP4+/+和AQP4-/-進(jìn)入暗箱潛伏期差值無(wú)明顯差異；細(xì)胞染色顯示，老年鼠與年輕鼠海馬CA1厚度無(wú)差異，皮層和海馬小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量無(wú)差異；老年鼠皮層神經(jīng)元密度小于年輕鼠，海馬CA1星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量高于年輕鼠，小膠質(zhì)細(xì)胞體面積大于年輕鼠；AQP4+/+與AQP4-/-之間，神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量無(wú)差異。但AQP4-/-星形膠質(zhì)細(xì)胞體面積減小。結(jié)論：生理性衰老過(guò)程伴有明顯的運(yùn)動(dòng)能力下降，神經(jīng)元數(shù)量減少，星形膠質(zhì)細(xì)胞增多和小膠質(zhì)細(xì)胞增大。AQP4對(duì)衰老過(guò)程中的認(rèn)知及腦形態(tài)變化無(wú)明顯影響，但顯著改變星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)。
獲獎(jiǎng)情況
- 浙江大學(xué)第十二屆“挑戰(zhàn)杯”自然科學(xué)論文類一等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 本項(xiàng)目采用AQP4基因敲除小鼠，系統(tǒng)觀察AQP4對(duì)衰老引起的認(rèn)知障礙和腦形態(tài)影響，發(fā)現(xiàn)AQP4主要影響星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)變化，對(duì)了解AQP4的作用和認(rèn)知功能的調(diào)節(jié)因素有重要作用。
參考文獻(xiàn)
- 1、AQP4作用綜述 （1）Wingerchuk, Lennon, Lucchinetti, et al. Lancet Neurology, 2007, 6, 805-815. （2）Seifert. G, Schilling. K, Steinhauser. C. Nature Reviews Neuroscience, 2006, 7, 194-206. 2、AQP4新的研究進(jìn)展 （1）S. Saadoun, M. J. Tait, A. Reza, et al. Neuroscience, 2009, 161:764-772. （2）Zhou J, Kong H, Hu G, et al. Neuroreport, 2008, 19: 1-5. （3）M. S. Hsu, M. Seldin, D. J. Lee, et al. Neuroscience, 2011, 178: 21-32. （4）Lu-lu Xie, Xiu-Lan Sun, Yi Fan, et al. International Journal of Neuropsychopharmacology, 2009, 12: 843-850. （5）Melissa D. Laird, Sangeetha Sukumari-Ramesh, Andrew E. B. Swift, et al. Journal of Neurochemistry, 2010, 13: 637-648. 星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)認(rèn)知功能的影響 （1）Suzuki A, Stern SA, Bozdagi O, et al. Cell, 2011, 144(5): 810-823. （2）Gibbs ME, Bowser DN. Neurochemical Research, 2009, 34(10): 1712-1720. （3）Bezzi P, Volterra A. Cell, 2011, 144(5): 644-645.
同類課題研究水平概述
- 衰老是人類追求健康長(zhǎng)壽的頭號(hào)敵人，而其最主要的表現(xiàn)之一就是學(xué)習(xí)記憶與認(rèn)知功能的下降。對(duì)于衰老發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，目前仍沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)權(quán)威的理論加以解釋。一些普遍公認(rèn)的學(xué)說(shuō)，如“自由基學(xué)說(shuō)”、“端粒學(xué)說(shuō)”等也不能從根本上解決衰老發(fā)生的機(jī)制問(wèn)題。這提示我們，衰老是一個(gè)多細(xì)胞、多分子共同作用的復(fù)雜過(guò)程，可以從新的角度尋找研究衰老過(guò)程的切入點(diǎn)。 水通道蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的一類特異性轉(zhuǎn)運(yùn)水的膜蛋白。它在維持腦內(nèi)水和離子平衡、調(diào)節(jié)滲透壓等方面的作用已被廣泛研究，但是對(duì)于它與腦高級(jí)功能之間是否存在聯(lián)系則知之甚少。目前已陸續(xù)有文獻(xiàn)報(bào)道提示AQP4可能參與認(rèn)知功能的調(diào)節(jié)。主要包括：1) 參與神經(jīng)元信號(hào)傳遞，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外K+含量影響神經(jīng)元興奮性；2) 介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)。 由于AQP4主要表達(dá)在腦內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞，而星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)認(rèn)知功能的影響是目前研究的熱點(diǎn)。星形膠質(zhì)細(xì)胞作為“第三方突觸”，通過(guò)對(duì)重要神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)，與記憶形成、學(xué)習(xí)活動(dòng)、感知覺(jué)等認(rèn)知功能密切相關(guān)。 同時(shí)，最新的研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠發(fā)育過(guò)程中，AQP4在記憶的重要儲(chǔ)存場(chǎng)所——海馬的形成過(guò)程中呈現(xiàn)特征性的表達(dá)增強(qiáng)；在藥物成癮小鼠身上發(fā)現(xiàn)AQP4基因敲除可促進(jìn)海馬顆粒細(xì)胞增殖，干擾成癮形成。上述種種證據(jù)促使我們對(duì)AQP4的研究不只是局限于腦水腫等與水平衡相關(guān)的疾病模型中，而是提示我們AQP4與腦的更高級(jí)聯(lián)系。 在一些與AQP4密切相關(guān)的病理過(guò)程（如創(chuàng)傷性腦損傷引起的腦水腫、視神經(jīng)脊髓炎等）中，有報(bào)道患者伴有不同程度的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)障礙，但都未深入探討引起認(rèn)知損傷的原因。同時(shí)，目前對(duì)于AQP4的表達(dá)是否能影響腦形態(tài)變化仍存在爭(zhēng)議，因此本作品通過(guò)直接觀察AQP4在衰老致學(xué)習(xí)記憶下降過(guò)程中對(duì)腦形態(tài)的改變，闡明AQP4在小鼠衰老過(guò)程中對(duì)學(xué)習(xí)記憶功能的作用。
