代谢综合征大鼠海马神经发生和海马胰岛素信号通路的改变

Alterations in hippocampal neurogenesis and hippocampal insulin signaling pathway in rat with metabolic syndrome.

作者信息Pinar Bayram, Deniz Billur, Sule Kizil, Hasan Caliskan, Belgin Can
PMID36474571
发布时间2022-11
DOI10.22038/IJBMS.2022.64917.14295

实验完整度

包含动物模型建立、行为学测试、免疫组化、TUNEL和蛋白表达检测,但缺乏分子机制的功能验证,如通路抑制剂或基因操作。

主要模型

Wistar白化大鼠代谢综合征模型 海马组织

重点核对

MetS模型验证:32%蔗糖水喂养20周,检测空腹血糖、OGTT、血压和血清胰岛素 胰岛素干预:MetS+Ins组皮下注射100 U/ml胰岛素(Humalog Mix 25)两周 神经发生检测:DCX、NeuroD1、Ki67、NeuN阳性细胞计数 凋亡检测:TUNEL和cleaved caspase-3阳性细胞计数 胰岛素信号通路蛋白:胰岛素、IR、IRS2、GLUT3、GLUT4的H-Score分析

摘要

目的:我们旨在检查代谢综合征(MetS)大鼠海马神经发生的水平,评估学习和焦虑以及涉及胰岛素信号通路的某些蛋白质的水平;并揭示它们之间的关系。材料与方法:共使用30只Wistar白化大鼠。将大鼠分为三组:对照组、MetS组和MetS+Ins组。进行免疫组织化学染色以评估神经发生标志物:双皮质素(DCX)、神经元分化-1(NeuroD1)、Ki67和神经元核蛋白(NeuN)的水平。然后,进行cleaved caspase-3和TUNEL标记以检测凋亡水平。此外,进行行为测试以评估学习记忆水平和焦虑样行为。分析胰岛素、胰岛素受体(IR)、胰岛素受体底物(IRS2)、葡萄糖转运蛋白(GLUT)-3和GLUT4蛋白表达水平,以评估胰岛素信号通路的可能变化。结果:在MetS中观察到焦虑增加和记忆缺陷。在MetS的海马中,检测到凋亡水平增加,而神经发生标志物的表达水平降低。海马神经元中胰岛素分泌和IR水平降低。我们观察到由于未活化的胰岛素信号通路,GLUT3和GLUT4水平升高。结论:我们认为胰岛素信号通路可能对MetS组中减少的神经发生有影响。因此,评估丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和调查内质网应激对该通路的影响将是我们未来研究的目标之一。

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
代谢综合征大鼠海马神经发生水平是否改变,以及该改变与海马胰岛素信号通路的关系。
核心机制
代谢综合征中胰岛素信号通路受损(胰岛素、IR和IRS2水平降低)可能通过增加凋亡和减少神经发生标志物表达,导致海马神经发生降低。
主要证据
在MetS大鼠海马中观察到DCX、NeuroD1、Ki67和NeuN阳性细胞数减少,TUNEL和cleaved caspase-3阳性细胞数增加,以及胰岛素、IR和IRS2免疫组化H-Score降低。
研究意义
作者认为胰岛素信号通路可能对MetS组中减少的神经发生有影响,未来研究计划评估MAPK通路和内质网应激的作用。

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

建立代谢综合征大鼠模型

模拟代谢综合征的病理状态,为后续实验提供模型。

对30只Wistar白化大鼠随机分为三组,对照组饮用自来水,MetS和MetS+Ins组饮用含32%蔗糖的自来水20周,通过体重、空腹血糖、OGTT、血压和血清胰岛素水平验证模型。

2

胰岛素干预

验证胰岛素治疗对MetS大鼠神经发生和行为的影响。

在MetS+Ins组,模型验证后皮下注射胰岛素(Humalog Mix 25,100 U/ml)两周,然后检测相关指标。

3

行为学测试

评估各组大鼠的学习记忆能力和焦虑样行为。

进行OFT、EPM、LDB测试评估焦虑样行为,Vanderwolf游泳测试和EPM中的转移潜伏期评估学习记忆。

4

免疫组织化学检测

检测海马神经发生标志物、凋亡标志物和胰岛素信号通路蛋白的表达水平。

对大鼠脑组织进行固定、包埋、切片,使用特异性抗体进行免疫组化染色,计数阳性细胞或进行H-Score分析。

5

TUNEL染色

检测海马区域的凋亡细胞。

使用TUNEL反应混合物标记凋亡细胞,DAB显色,计数DG和SGZ区域的阳性细胞数。

6

统计分析

分析各组间差异的统计显著性。

使用IBM SPSS 22.0进行统计分析,对正态分布数据使用单因素方差分析和Tukey事后检验,非正态分布数据使用Kruskal-Wallis检验。

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
Elabscience大鼠胰岛素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R2466
NIBP200-A无创血压监测仪BIOPACNIBP200-A
优泌林混合25预充笔100 U/mlLilly--
封闭液Thermo ScientificTA-060-PBQ
DCX抗体--sc-390645
NeuroD1抗体Abcamab109224
Ki67抗体Thermo FisherPA5-19462
NeuN抗体Abcamab177487
胰岛素抗体Thermo14-9769-82
IR抗体Abcamab203746
IRS2抗体--sc-390761HRP
GLUT3抗体--sc-74399HRP
GLUT4抗体--sc-53566
cleaved Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
二抗Thermo ScientificTA-060-PB
TUNEL反应混合物Roche11684817910
IBM SPSS 22.0IBM--
ImageJ软件----

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
模型建立
蔗糖浓度(32%)、喂养时长(20周)、大鼠品系(Wistar白化)、性别(雄性)、年龄(12周)、体重范围(250-300g)、样本量(每组10只)
阅读提示:Materials and Methods 中的 Experimental protocols
胰岛素干预
胰岛素类型(Humalog Mix 25)、浓度(100 U/ml)、给药方式(皮下注射)、给药时长(两周)
阅读提示:Materials and Methods 中的 Experimental protocols
行为学测试
环境条件(温度、光照、时间)、OFT时长(5分钟)、LDB时长(5分钟)、EPM和Vanderwolf测试具体参数
阅读提示:Materials and Methods 中的 Animal behavior testing
免疫组化
固定液(10%缓冲福尔马林)、抗原修复(枸橼酸盐缓冲液微波)、封闭液(Thermo Scientific TA-060-PBQ)、一抗稀释度、二抗(Thermo Scientific TA-060-PB)、DAB显色时间(2分钟)
阅读提示:Materials and Methods 中的 Immunohistochemical staining
TUNEL染色
TUNEL反应混合液(Roche)、孵育条件(37°C 60分钟)、Converter-POD孵育(37°C 30分钟)、DAB显色(2分钟)
阅读提示:Materials and Methods 中的 TUNEL staining
统计
统计方法(ANOVA、Kruskal-Wallis)、显著性水平(P<0.05)、数据表示(均数±标准差)
阅读提示:Materials and Methods 中的 Statistical analysis