2024年3月23日发(作者:蔚来et7上市时间)

第2卷第11期 

中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE Vbl_2 N0.11 

2007年11月 

NOV.2007 

SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中 

与人类同源衰老相关基因的表达及变化 

郝春光,王昭君,杨金伟,冯忠堂,王延华 

(昆明医学院神经科学研究所,云南省高校神经科学重点实验室,昆明650031) 

摘要:为探讨13个与人类同源的衰老相关基因在不同月龄快速老化小鼠海马和额叶中的表达及变化,以 

筛选出与脑老化最相关的基因,采用SAMP8快速老化小鼠,以同月龄SAMR1为对照;运用RT-PCR技术, 

观察SAMP8幼年组2周龄、成年组8月龄、老年组13月龄海马和额叶中13个同源衰老相关基因的表达及 

变化。结果显示:13个基因在各组小鼠海马和额叶中均有表达。SCN2b基因在快速老化小鼠额叶的表达在 

幼年组与成年组和老年组之间比较明显上调(P<O.05),其它基因的表达无统计学意义。提示被调查的13个 

基因可能参与维持海马和额叶的正常生理功能。但仅SCN2b可能在额叶衰老进程中发挥作用。 

关键词:神经生物学;人鼠脑同源衰老相关基因;RT-PCR;快速衰老小鼠;SAMP8 

中图分类号:R339.3+8 文献标识码:A 文章编号:1673—7180(2007)11—0835—8 

0引言 

本研究选用不同月龄的SAMP8与正常老化 

对照小鼠SAMR1,应用RT-PCR技术,调查与记 

衰老是一种复杂的生命现象,衰老时机体的 

忆,语言等认知功能密切相关的海马和额叶脑区 

各种机能均趋于降低,通常表现出一系列形体的 

中与人类脑衰老相关的13个基因,包括 

老化及行为学异常,如毛发脱落、皮肤松弛、老 

CNB(CalcineurinB)、CAM(Calmodulin)、CDK5 

年斑、思维判断能力减弱、健忘、甚至痴呆等。 

(cyclin-dependent kinases一5)、Gabrb3、MAP1B 

机体的寿命取决于许多因素,其中包括遗传因素 

(microtubule associated proteins 1B)、MAP2 

【 激素和生长因子信号 、体重 、体脂含量和环 

(Microtubule associated protein 2)、MAPKK4 

境因素 等。而脑老化弓1起的认知功能减退带给 

(mitogen activated protein kinase kinase 4)、 

老年人和家庭、社会的痛苦是巨大的,近年来倍 

RAB 6A(GTP binding protein)、 RAP2A(RAS 

受关注。 

related protein 2A)、RGN(Regucalcin)、SCN2b 

快速老化小鼠SAM(senescence accelerate 

(sodium channel,voltage—gated,typeⅡ,b)、 

mouse)是日本京都大学Takeda教授经20多年精 

Sortilin一1、Synapsin2B的表达变化,以期筛查出 

心培育而得到的一种近交系衰老模型鼠,包括 

与衰老、记忆和认知功能最相关的基因,为临床 

SAMP(senescence accelerated—prone mouse)和 

治疗衰老性疾病提供基因干预的新思路。 

SAMR 1(senescence accelerated—resistant mouse)两 

种品系LsI。SAMP8是SAMP系中的一个亚系,主 

1材料与方法 

要以学习和记忆缺失为主要特征,是目前公认的 1.1实验动物及分组 

比较理想的自然衰老痴呆模型。。’ 。 

随机选取SAMP8系快速衰老小鼠,幼年(2 

基金项目:教育部新世纪优秀人才项[](NCET-05—0825),教育部春辉计划国际合作项[](Z2003—1—53013,Z2006—1—65005) 

作者简介:王廷华,男,教授,E—mail:tinghua_neuron@263.net 

836 SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中与人类同源衰老相关基因的表达及变化 第2卷第l1期 

2007年l1月 

周龄)、成年(8月龄)、老年(13月龄)组各5 

RNA,质量分数为1.5%甲醛变性琼脂糖凝胶电泳 

只;以及SAMR1成年小鼠对照(8月龄)、老年 

检测RNA的完整性,紫外线透射分析仪上观察 

对照组(13月龄)各5只,均为雄性,体重20~ 

电泳结果。取2pl RNA样品在紫外分光光度仪中 

35g。SAMP8系及SAMR1系小鼠购自天津中医 测其浓度。 

学院第一附属医院,在本所实验动物中心饲养, 

1.4逆转录 

12h明暗光周期,自由饮水及采食。 

按照 Revert Aid First Strand CDNA 

1.2取材,样品的准备 

Synthesis Kit(}}K1622,Fermentas)试剂盒说明书 

实验动物用3.6%水合氯醛(0.1 mL/kg)腹膜 

合成cDNA,起始总RNA样品均为4pg。 

腔注射麻醉后,俯卧固定,常规消毒,用经DEPC 1.5 PCR方法及结果观察 

水浸泡、高压蒸汽消毒的剪子、止血钳,快速取 

1.5.1 引物设计 

出双侧海马和额叶的组织各约100mg,用4℃预 

在Genebank里查找l3个基因的mRNA的序 

冷的DEPC处理水冲洗3次,洗去血迹,立即用 

列,并利用primer premier 5.0软件设计引物,并 

于下一步试验。 

由大连宝生物公司合成。引物序列、最佳退火温 

1.3总RNA样品的制备 度及扩增产物大小见表1。 

用TRIZOL试剂盒从所取的组织中提取总 

表1 13个基因的引物序列、退火温度及产物大小 

Table 1 The sense and anti—sense sequences,renaturation temperatures and PCR productions length of hte 1 3 genes 

第2卷第1l期 

2007年11月 中国科技论文在线SClENCEPAPER 0lNLINE 837 

1.5.2 PCR反应按照PCR Master Mix 

素方差分析;成年组与其对照组、老年组与其对 

照组之间的比较均采用T检验。统计软件选用 

SPSS 11.5。 

Kit(#K0171,Fermentas)试剂盒说明书操作。 

1.5.3 1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物及半定 

量分析 

PCR产物以质量分数为1%琼脂糖凝胶进行电 

泳,运用凝胶成像系统对电泳条带拍照,BIo—GEL 

凝胶分析系统进行电泳条带光密度分析,对图片 

进行灰度扫描。各组数据用均数±标准差( ± 

2结果 

2.1甲醛变性琼脂糖凝胶电泳检测RNA的完整性 

用质量分数为1.5%甲醛变性琼脂糖凝胶电泳 

检测所提取得RNA样品,可见28S、18S条带, 

表示(见表2、表3)。计算各目的基因条带与p 

actin积分光密度值的比值。 

说明所提取RNA样品完整,可以用于逆转录(见 

图1)。 

1.6统计学处理 

幼年组、成年组和老年组之间比较采用单因 

蕊 

图1 质量分数为1.5%甲醛变性琼脂糖凝胶电泳RNA条带 

Fig 1 1.5%Formaldehyde degeneration agarose gel electrophoresis straps of RNA templates 

2.2琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物的结果 

用BIO—RAD公司的凝胶成像仪紫外模式下摄 

取凝胶图片,均出现目的条带(见图2、图3)。 

838 SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中与人类同源衰老相关基因的表达及变化 第2卷第11期 

2007年U月 

珊哪臂辩搿m 蹦蚺糯舛盛璩 m肼渤潮釉啪 珊蚺掰鼬两啪 珊珊秘辩 蝣 黼哪铆 脚珊 姗瑚锄铂锄瑚 

47謦 

e璃【5 

622bp 

盟 

427bp 

‘0 lB 

姒豚4 

39@bp 

图2 B—actin、CNB、CDK5、Cirri、MAP2、MAP1B、MAKK4的PCR产物,质量分数为l%琼脂糖凝胶电泳图片 

Fig.2 1%agarose gel electrophoresis igures of B—actifn、CNB、CDK5、CAM、MAP2、MAP1B、MAKK4 PCR producti。“ 

图例说明: 

l:DL20o0DNAMarker 

2:幼年组海马 3:成年组海马 

4:成年对照组海马 

7:幼年组额叶 

10:老年组额叶 

5:老年组海马 

8:成年组额叶 

11:老年对照组额叶 

The figure explanation 

6:老年对照组海马 

9:成年对照组额叶 

l:DL200ODNAMarker 

3:The hippocampus of adult SAMP8 

5:The hippocampus of old SAMP8 

7:The frontal lobe of young SAMP8 

2:The hippocampus of young SAMP8 

4:The hippocampus of adult SAMR1 

6:The hippocampus of old SAMR 1 

8:The frontal lobe of adult SAMP8 

10:The rontalf lobe of old SAMP8 

9:The frontal lobe ofadult SAMR1 

l1:The rontalf lobe ofold SAMRl 

第2卷第11期 

2007年11月 

中国科技论文在线SCIENCEPAPER ONLINE 839 

465bp 

黼啪 萄}柳啪 蹦啪 锄脚瑚 舯啪铘湖锄瑚 螂眦髓褂甜瑚 删蚺 铂帮瑚 艄附侧蜘蜘瑚 黼啪哪百;葺暮糯 

RGN 

378bp 

3"/'6bp 

Sc 2b 

298b 

图3 RAB6A、RAP2A、RGN、Sortilin一1、Synapsin 2b、SCN2b、Gabra3 PCR产物 

质量分数为1%琼脂糖凝胶电泳图片 

Fig 3 l%agarose gel electrophoresis igures of fRAB6A,RAP2A,RGN,Sortilin。1,Synapsin 2b, 

SCN2b,Gabra3 PCR productions 

图例说明: 

l:DL2000 DNA Marker 

2:幼年组海马 

5:老年组海马 

3:成年组海马 

4:成年对照组海马 

7:幼年组额叶 

10:老年组额叶 

6:老年对照组海马 

9:成年对照组额叶 

8:成年组额叶 

l1:老年对照组额叶 

The igure fexplanation 

】:DL20oODNAMarker 

3:The hippocampus of adult SAMP8 

5:The hippocampus of old SAMP8 

7:The frontal lobe of young SAMP8 

9:The frontal lobe of adult SAMRl 

ll:The frontal 1obe ofold SAMRl 

2:The hippocampus of young SAMP8 

4:The hippocampus of adult SAMR 1 

6:The hippocampus of old SAMR1 

8:The frontal lobe of adult SAMP8 

10:The ffontallobe of old SAMP8 

840 ’ SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中与人类同源衰老相关基因的表达及变化 第2卷第l1期 

2007年11月 

2_3 图片灰度扫描结果 mRNA表达明显增加(P=0.019,<0.05); 老年组皮 

对各组图片进行灰度扫描,数据用均数±标准 

质和幼年组皮质之间比较也有明显的差 ̄JIJ(P=O.004, 

差( ± )表示(见表2、表3)。半定量结果显示:幼 

<0.o1)。其余各组间比较没有统计学差别。 

年组和成年组之间比较,SCN2b在成年组额叶的 

表2 13个基因在各组海马中mRNA的表达( ±s)(n=5) 

Table 2 13 aging—associated genes expressions in hippocampus of SAM—P/8 mouse( ±S,n=5) 

注:各组之间比较,均无统计学意义。 

Notes:There is no statistic signiifcance among each group 

表3 13个基因在各组额叶皮质中mRNA的表达( +s)(n=5) 

Table 3 The expressions of aging—associated genes in frontal lobe of SAM—P/8 mouse( ±S,n=5) 

注:#幼年组额叶和成年组额叶之间比较,差别有统计学意义(P=0.019,<0.05) 

第2卷第1l期 

2007年11月 

中国科技论文在线SClENCEPAPER 0NLINE 841 

幼年组额叶和老年组额叶之间比较,差别有显著统计学意义(P=0.004,<O.01) 

Notes:样compared with he ftrontal lobe of young group P=0.019.<0.05. 

compared with he fronttal lobe of young group P=0.004.<0.01. 

The other groups have no statistics signiifcance(P>0.05). 

3讨论 

衰老所致认知功能减退的神经生物学机制还不 

甚明了,有关病因的学说很多。如:应激学说 J、钙 

兴奋性细胞信息的快速传递。Black等I“ 发现rBⅡ 

型在大鼠整个发育阶段均表达,并在脑的吻侧区域 

明显表达。Boening等I 艮道,电压依赖性钠电流的 

失衡假说 J、脑老化相关基因学说 …、细胞凋亡与 

衰老 ”、信号转导与脑老化㈣、体细胞突变学说㈣、 

自由基学说¨刮等。但越来越多的证据表明,人脑衰 

老的变化主要是由于神经元线粒体功能,激素调节, 

细胞突触再塑,囊泡的运输能力的变化,而非神经 

元的死亡或凋亡引起,而这些变化是由一系列的衰 

老相关基因调控的I” 。在众多的基因中,有些基因 

的功能已经非常明确。2004年哈佛医学院研究人员 

调查了从26岁到106岁人脑额叶的基因表达变化, 

用基因芯片技术初步确定了152个功能明确的与神 

经元线粒体DNA修复,突触再塑,囊泡运输,神经 

生存,髓鞘变化,蛋白周期调控,炎症反应,激素 

变化有关的功能基因 。 

本实验选定了涉及调控上述多条途径功能的13 

个关键基因,并选取世界公认的自然快速老化模型 

SAMP8小鼠和SAMRl对照组的海马和额叶,运用 

RT.PCR方法研究CNB、CAM、CDK5、Gabrb3、 

MAP1B、MAP2、MAPKK4 RAB6A RAP2A,RGN 

SCN2b、Sortilin一1、Synapsin2B mRNA与衰老、记 

忆和认知功能的相关性。结果发现:这13个基因的 

mRNA在不同月龄的小鼠海马和额叶中均有表达, 

但水平各异,经统计学处理,仅SCN2b基因在 

SAMP8小鼠额叶的幼年组分别与成年组和老年组 

中的表达有统计学差异,其他12个基因的mRNA 

在3个观察时间段的表达无统计学差异,提示这12 

个基因可能不参与SAM小鼠的海马和额叶衰老过 

程,但不能排除它们在正常生理功能维持方面的作 

用。 

SCN2b是电压门控Na 通道的一个亚型。许多 

文献报道SCN2b与癫痫的发作有一定的关联,但是 

目前,国内外未见关于SCN2b在脑老化及相关疾病 

中作用的研究报道。经典的电生理学早巳揭示电压 

门控Na 通道在神经细胞动作电位的形成和传播过 

程中起着极其重要的调控作用。电压门控Na 通道 

是神经系统中动作电位的主要承担者,主要介导可 

增大,会造成钠离子内流增加,使得神经元胞内钠 

离子浓度增大,从而抑制Na , 一ATP酶的活性, 

进一步增大了胞内钠离子浓度,加速了能量消耗。 

另一方面,胞内钠离子浓度的显著增加,又会影响 

细胞膜上的Na+/Ca 交换,使得神经元胞内钙离子 

浓度增加 ,导致蛋白酶、磷脂酶、核酸内切酶活 

化,引起蛋白质、磷脂和DNA损伤。而且还会启动 

耗能代偿机制,导致与功能有关的系统紊乱,甚至 

诱导细胞凋亡 …。即Na 通道在神经细胞的过表达 

会导致与功能有关的系统紊乱,甚至诱导细胞凋亡。 

在本研究中,SCN2b mRNA的表达在成年组额叶中 

比幼年组的明显增高,老年组比幼年组也明显增高。 

提示SCN2b mRNA的增加可能与衰老相关的功能 

减退有关。即SCN2b与快速老化小鼠额叶的老化有 

关,但其具体作用机制待进一步深入研究。 

[参考文献] 

【1】 Finch C E,Tanzi R E.Genetics of aging[J].Science,1997, 

278(5337):407-411. 

[2] Flurkey K,Papaconstantinou J,Miller R A,et a1.Lifes—pan 

extension and delved immune and collagen aging in mutan 

mice with defects in growth hormone production.Proc.Nat1. 

A—cad.Sci【J】.2001,USA98(12):6736-6741. 

【3]Piantnaelli L,Zaia A,Rossolini G et a1.Long—live euthymic 

BALB,c—au mice.I.Survival study suggests body weight as a 

life span predictor.Mech.AgeingDev【J】.2001,122(5): 

463~475. 

【4] Coschigano K Clemmons D,Bellush L L,et 1a.As—sessment 

of growth parameters and life span of GHR/BP 

gene—dis—mpted mice. Endocrinol [J】. 2000, 141(7): 

2608~2613. 

[5]Takeda Hosokawa M,Takeshita S,et a1.A new murine 

model of accelerated senescence[J].MecAging,2004,17: 

183~194. 

[6】 Okuma Nomura Y-Senescence-accelerated mouse(SAM) 

as an animal model of senile dementia:phar-macological, 

neurochemical and moleculra biological approach【J】. 

JpnJPharmacol,1998,78:399-404. 

[7] Nomura Okuma Y Age—related defects in lifes pan and 

learning ability in SAMP8 mice【J1.Neurobio Aging,1999,20: 

l】1一l】5. 

842 SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中与人类同源衰老相关基因的表达及变化 第2卷第1l期 

2007年11月 

… 

赵刚,蔡定芳.应激、糖皮质激素和海马老化【J】.国外医 

学?老年医学分册,2002,23(3):125~127. 

冯征,张均田.中枢神经系统钙稳态失调和老龄脑功能【J1 .

生理科学进展,2000,3 1(2):102—108. 

Pereora—Smith O M.An increase in the negative surface charge 

glutathione on zinc—.mediated toxicity in lung..derived celt lines 

[J].Toxicol In Vitro,2007,21(3):380 ̄386. 

【15】Lehmann G Budovsky A,Muradian K K.Mitochondrial 

genome anatomy and species—specific lifespan lJ1. 

Rejuvenation Res,2006,9(26):223 ̄226. 

[16]Lu PanYKao S Y'et a1.Gene regulationandDNAdamage 

in the ageing human brain『J].Nature,2004,429(4):883 ̄891. 

[17】Black J A,Yokoyama S,Higashida H,et a1.Sodium charmel 

of U937 cells exposed to fl pulsed magnetic field【J1.PNAS, 

1988,85(8):6042~6046. 

Pennock A Robertson C M,Emmerson B C,et a1.Role of 

apoptotic and matrix-degrading genes in articular cartilage and 

mRNAs I,II andIIIin the CNS:cel1.specilfcexpression[JJ. 

meniscus of mature and aged rabbits during development of 

MolBrainRes,1994,22(4):275~289. 

osteoarthritis【J】_Arthritis Rheum.2007,56(5):1529 ̄1536. 

[18]Boening J A,Kass IS,Cottrell J E,et a1.The effect ofblocking 

Satoh M.Takayanagi I.Pharmacological studies on fullerene 

sodium influx on anoxic damage in the rat hippocampaslice【J] 

(C60),a novel carbon allotrope,and its derivatives【J】.J 

Neuroscience,1989,33(2):263 ̄268. 

Pharmacol Sci.,2006.100(5):513 ̄5l8. 

[19]Sang N,Meng Z.Blockade by magnesium of sodium currents 

杨华,李玲,潘惠娟.行为训练对双侧海马梗死大鼠学习记 

in acutely isolated hippocampal CA1 neurons of rat[JJ_Brain 

忆与NCAM的影响『J1.中华神经外科疾病研究杂志,2006, 

Res,2002,952(2):218-221. 

5(2):135-138 [20】Choi D W.Calcium:still center-stagein hypoxic—iscbemic 

Walther U I.Wa1ther S C.Temruck O.Effect of enlraged 

Neuronal death .Trends Neurosci,1995,l8(2):58 ̄60. 

Changes in the expression of human homology senescence-associated 

gene in hippocampus and frontal lobe of senescence-accelerated mouse 

during different developmental stage 

HAO Chunguang,WANG Zhaojun,YANG Jinwei,FENG Zhongtang,WANG Tinghua 

f Institute ofNeuroscience,Kunming Medical College,Kunming Yunnan 65003 1) 

Abstract:To investigate the changes of 13 aging genes in the hippocampus and frontal lobe of senescence-accelerated 

mouse,the senescence accelerated prone mouse 8 and senescence accelerated resistant 1(hte SAMP8 and the SAMR1) 

are employed.13 genes expressions in hippocampus nad rfontal lobe in hte each group(2一weeks group,8-months group, 

13一months group)is evaluated by RT-PCR.The results show that the expressions of the 13 genes are detectde in 

hippocampus nad rfontal lobe at diferent developmental stages in senescence—acceleratde mouse.Compared wiht 2-weeks 

group,the SCN2b gene expression in frontal lobe is up—regulated in 8-months SAMP8 group.A more up—regulation in 

13一months is also seen than that of 2-weeks.Conclusions:13 genes may play important roles in the physiological 

condition in hippocampus and frontal lobe in senescence—accelerated mouse.However,only SCN2b may involve in the 

aging progress offrontal lobe. 

Key words:neurobiology;human homology senescense—asscaited gene;RT—PCR senescence—accelerated mouse 

SAMP8 

更多推荐

基因,额叶,海马,相关,表达,功能,变化,小鼠