牙龈卟啉单胞菌(一种引起牙周炎的细菌)诱导小鼠记忆障碍和年龄依赖性神经炎症

Porphyromonas gingivalis, a periodontitis causing bacterium, induces memory impairment and age-dependent neuroinflammation in mice.

作者信息Ye Ding, Jingyi Ren, Hongqiang Yu, Weixian Yu, Yanmin Zhou
PMID29422938
发布时间2018-01-30
DOI10.1186/s12979-017-0110-7

实验完整度

包含动物模型、行为学测试和分子水平检测(qRT-PCR、ELISA、免疫组化),但缺乏功能验证或机制研究,如小胶质细胞激活检测。

主要模型

C57BL/6J小鼠(年轻4周龄和中年12月龄) P. gingivalis ATCC33277口服感染模型

重点核对

小鼠周龄:4周龄(年轻)和12月龄(中年) P. gingivalis感染剂量:0.1 ml,1×10^9 CFU/ml,每48小时一次,持续6周 行为学测试:Morris水迷宫评估空间学习和记忆 脑组织促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β的mRNA和蛋白表达水平

摘要

背景:已有报道指出牙周炎与阿尔茨海默病(AD)之间可能存在关联。然而,关于牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)牙周感染与AD病理特征之间关系的信息有限。本研究检验了以下假设:牙龈卟啉单胞菌牙周感染可能通过年龄依赖性神经炎症导致认知障碍。结果:将30只4周龄(年轻)雌性C57BL/6J小鼠随机分为两组,即对照组和实验组。将30只12月龄(中年)小鼠按上述方式分组。实验组小鼠口腔感染牙龈卟啉单胞菌。6周后,采用Morris水迷宫(MWM)评估小鼠的学习和记忆能力。此外,通过实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫组织化学法检测小鼠脑组织中促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的表达水平。我们的结果表明,中年牙龈卟啉单胞菌感染小鼠的学习和记忆能力受损。此外,中年牙龈卟啉单胞菌感染小鼠脑组织中促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的表达水平升高。结论:这些结果表明,牙龈卟啉单胞菌牙周感染可能通过释放脑组织中的促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β导致中年小鼠认知障碍。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
牙龈卟啉单胞菌牙周感染是否通过年龄依赖性神经炎症导致认知障碍?
核心机制
牙龈卟啉单胞菌牙周感染可能通过上调脑组织中促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的表达,诱导年龄依赖性神经炎症,从而导致认知障碍。
主要证据
在中年(12月龄)而非年轻(4周龄)小鼠中,P. gingivalis感染导致Morris水迷宫测试中学习和记忆能力受损,同时脑组织中TNF-α、IL-6和IL-1β的mRNA表达和蛋白水平升高(通过qRT-PCR、ELISA和免疫组化确认)。
研究意义
该研究表明牙周炎可能对AD的发展有类似影响,为牙周感染与认知障碍之间的关联提供了证据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立P. gingivalis牙周感染模型

模拟牙周炎感染,以研究其全身效应。

小鼠先用卡那霉素(1 mg/ml饮水)处理7天以抑制原有菌群,然后通过灌胃给予活P. gingivalis ATCC33277(0.1 ml,1×10^9 CFU/ml,溶于2%羧甲基纤维素),每48小时一次,持续6周;对照组给予0.1 ml PBS(含2% CMC)。

2

Morris水迷宫评估空间学习和记忆

评估小鼠的学习和记忆能力。

在感染6周后进行MWM测试。训练期4天,每天4次试验,记录逃避潜伏期;第5天撤除平台进行探针测试,记录穿越平台次数。

3

qRT-PCR检测脑组织细胞因子mRNA表达

检测脑组织中促炎细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的mRNA表达水平。

用Trizol提取总RNA,反转录为cDNA,使用SYBR Premix Ex Taq II进行qRT-PCR,以β-actin为内参,比较Ct法计算相对表达量。

4

ELISA检测脑组织细胞因子蛋白水平

定量检测脑组织中TNF-α、IL-6和IL-1β的蛋白含量。

分离大脑皮层,匀浆离心取上清,使用ELISA试剂盒(Lengton Bioscience Company)检测细胞因子水平。

5

免疫组化检测细胞因子表达分布

可视化脑组织中TNF-α、IL-6和IL-1β的表达。

脑组织切片(5 μm)进行免疫组化染色,使用针对TNF-α、IL-6和IL-1β的一抗,DAB显色,苏木素复染。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
卡那霉素--文中未提供
羧甲基纤维素--文中未提供
Morris水迷宫--XR-XM101
抗TNF-α抗体Abcamab6671
抗IL-6抗体Biossbs-0379R
抗IL-1β抗体Biossbs-0812R
DAB显色液ZSGB-BIOZLI-9018
聚合物辅助剂ZSGB-BIOPV-9001
光学显微镜OlympusBX 51
Trizol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRaDRRO47A
SYBR Premix Ex Taq IITaKaRaRR420Q
QPCR Mx3005P系统Agilent Technologies Stratagene--
ELISA试剂盒Lengton Bioscience Company--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系、性别、周龄(4周龄和12月龄)、P. gingivalis菌株(ATCC33277)、感染剂量(0.1 ml,1×10^9 CFU/ml)、感染频率(每48小时一次,共6周)、卡那霉素预处理(1 mg/ml饮水7天)
阅读提示:Methods中的Animal model部分
行为学评估
MWM实验参数:水池直径、平台位置、水温、训练天数、每天试验次数、探针测试时长
阅读提示:Methods中的Behavioral evaluation部分及图1图注
分子表达检测
脑组织取材时间点、qRT-PCR引物序列、内参基因、ELISA试剂盒品牌、免疫组化抗体及其稀释比
阅读提示:Methods中的qRT-PCR analysis、ELISA、Immunohistochemistry部分
统计分析
MWM数据采用重复测量ANOVA,组间比较采用Student's t-test,显著性水平P<0.05
阅读提示:Methods中的Statistical analysis部分