Carboxypeptidase E Voorwaardelijke knock-outmuizen vertonen leer- en geheugentekorten en neurodegeneratie Deel 1

Carboxypeptidase E (CPE) is een multifunctioneel eiwit met veel niet-enzymatische functies in verschillende systemen. Eerdere onderzoeken met CPE-knock-outmuizen hebben aangetoond dat CPE neuroprotectieve effecten heeft tegen stress en betrokken is bij leren en geheugen.

Stressbestendigheid en geheugen zijn twee onafscheidelijke aspecten. Of het nu gaat om werk, studie of leven, we zullen met allerlei vormen van druk te maken krijgen. Soms kunnen deze spanningen ervoor zorgen dat we ons depressief, angstig en moe voelen en zelfs ons geheugen aantasten. In dit geval moeten we manieren vinden om onze stressbestendigheid en ons geheugen te verbeteren.

Ten eerste kan het verbeteren van de stresstolerantie worden bereikt door middel van lichaamsbeweging. Onderzoek toont aan dat lichaamsbeweging mensen kan helpen angst en depressie te verminderen. Bovendien kan passende lichaamsbeweging ook de stofwisseling bevorderen, de slaap verbeteren en de fysieke fitheid verbeteren. Deze helpen allemaal bij het verbeteren van onze stresstolerantie en ons geheugen.

Ten tweede is psychologische begeleiding ook een effectief middel om de stressbestendigheid te verbeteren. Wanneer u moeilijkheden en tegenslagen tegenkomt, communiceer dan onmiddellijk met familie of vrienden om uw innerlijke slechte emoties los te laten en uw psychologische last te verminderen, zodat u beter het hoofd kunt bieden aan druk en uitdagingen.

Daarnaast zijn goede slaapgewoonten ook essentieel voor het verbeteren van het geheugen en de stressbestendigheid. Slechte slaap kan leiden tot fysieke vermoeidheid, depressie en geheugenverlies. Daarom moeten we goede slaapgewoonten ontwikkelen, elke nacht voldoende slaaptijd garanderen en de slaapkwaliteit garanderen.

Ten slotte is ook een positieve houding cruciaal. U moet een goede instelling behouden, blijven leren en uw vaardigheden verbeteren, actief uitdagingen aangaan, een optimistische houding behouden wanneer u met moeilijkheden wordt geconfronteerd, en geloven dat u druk kunt overwinnen en succes kunt behalen.

Kortom, stressbestendigheid en geheugen zijn twee nauw verwante aspecten. Door middel van lichaamsbeweging, psychologische begeleiding, goede slaapgewoonten en een positieve houding kunnen we effectief ons vermogen verbeteren om stress en geheugen te weerstaan, en kunnen we beter omgaan met verschillende uitdagingen in het leven en op het werk. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is dat veel unieke effecten heeft, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van gehakt komt voort uit de verschillende actieve ingrediënten die het bevat, waaronder zuren, polysachariden, flavonoïden, enz. Deze ingrediënten kunnen op verschillende manieren de gezondheid van de hersenen bevorderen.

Klik op 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

De functies van CPE in neuronen zijn echter nog grotendeels onbekend. Hier gebruikten we een Camk2a-Cre-systeem om CPE-inneuronen voorwaardelijk uit te schakelen. De wildtype, CPEflox/− en CPEflox/flox muizen werden gespeend, van een oormerk voorzien en van een staart geknipt voor genotypering toen ze 3 weken oud waren, en ze ondergingen open veld-, objectherkennings-, Y-doolhof- en angstconditioneringstests op 8-jarige leeftijd. weken oud.

De CPEflox/flox-muizen hadden een normaal lichaamsgewicht en een normaal glucosemetabolisme. Uit de gedragstesten bleek dat CPEflox/flox-muizen een verminderd leer- en geheugenvermogen hadden vergeleken met wildtype- en CPEflox/--muizen. Verrassend genoeg was het subiculum (sub)gebied van CPEflox/flox-muizen volledig gedegenereerd, in tegenstelling tot de CPE-muizen met volledige knock-out, die neurodegeneratie in het CA3-gebied vertonen. Bovendien suggereerde dubbelcortine-immunokleuring dat de neurogenese in de dentate gyrus van de hippocampus significant was verminderd bij CPEflox/flox-muizen.

Interessant genoeg werd de TrkB-fosforylering in de hippocampus gedownreguleerd bij CPEflox/flox-muizen, maar de van de hersenen afgeleide neurotrofe factorniveaus niet. In zowel de hippocampus als de dorsale mediale prefrontale cortex hebben we verminderde MAP2- en GFAP-expressie waargenomen bij CPEflox/flox-muizen. Alles bij elkaar laten de resultaten van deze studie zien dat specifieke neuronale CPE-knock-out leidt tot dysfunctie van het centrale zenuwstelsel bij muizen, waaronder leer- en geheugenstoornissen, subdegeneratie van de hippocampus en verminderde neurogenese.

INVOERING

Carboxypeptidase E (CPE), ook bekend als neurotrofe factor- 1, is een multifunctioneel eiwit met veel essentiële niet-enzymatische functies in het endocriene systeem en het zenuwstelsel [1]. CPE is verrijkt met rijpe secretoire blaasjes en speelt een cruciale rol in de biosynthese van peptidehormonen en neuropeptiden [2]. CPE fungeert ook als de sorterende receptor van veel proproteïnen, waaronder pro-insuline, pro-enkefaline, pro-opiomelanocortine en pro-hersen-afgeleide neurotrofe factor (pro-BDNF) [3].

Een natuurlijk voorkomende muismutatie van het obesitasfenotype, genaamd "fat", is in kaart gebracht aan het CPE-gen [4]. Een daaropvolgende studie gaf aan dat CPEfat/fat en CPE-knockout (KO) muizen vergelijkbare fenotypes vertoonden, waaronder onvruchtbaarheid en obesitas bij volwassenen [5]. Er is gerapporteerd dat het menselijke CPE-gen mutaties heeft, waaronder nulmutaties, mutaties die ingekorte eiwitten opleveren, en mutaties waarbij belangrijke katalytische residuen zijn geëlimineerd [6].

Homozygote individuen met ernstige mutaties zijn morbide obesitas en lijden aan hypogonadisme. Bovendien is CPE missense-polymorfisme aangetroffen bij type 2-diabetespatiënten. De mutatie verandert de activiteit van het CPE-enzym en patiënten vertonen een vroeg begin van diabetes type 2 [7]. Bovendien speelt CPE een belangrijke rol bij vesiculair transport, zoals blijkt uit hippocampale neuronen en synapsen [8].

Eerdere studies hebben aangetoond dat hoge niveaus van CPE tot expressie komen in de hippocampus en een neurotrofe rol spelen, onafhankelijk van de enzymatische activiteit ervan bij de bescherming tegen door stress geïnduceerde dood van piramidale neuronen en cognitieve stoornissen [9, 10]. Stress schaadt de structuur en functie van een reeks van hersengebieden [11].

De prefrontale cortex (PFC) is het belangrijkste neuropathologische doelwit van stress, dat verbonden is met talrijke corticale en subcorticale gebieden en bijdraagt ​​aan cognitieve functies[12, 13]. De dorsale mediale PFC (dmPFC) omvat de rostralanterior cingulate cortex en prelimbische cortex, de regio's die betrokken zijn bij de modulatie van pijn, emoties en cognitie. Er is aangetoond dat de functionele inactivatie van de dmPFC negatieve emoties induceert en de cognitieve vaardigheden vermindert [14]. De activiteit van dmPFC-neuronen brengt informatie over keuzes en resultaten uit het verleden over, en het verwijderen of inactiveren van dmPFC schaadt de signaalgeleiding [15].

Bovendien leidt stress tot aantasting van neurale netwerken, cognitieve disfunctie, degeneratie van de hippocampus en verminderde neurogenese [10]. De piramidale neuronen in de dmPFC en hippocampus vertonen atrofie onder stress, en psychosociale en dwangmatige stress veroorzaken atrofie binnen ongeveer 3-4 weken [11, 16]. Themorfologische veranderingen variëren afhankelijk van het hersengebied. Chronische spanning leidt tot dendritische terugtrekking en vermindert de spinale dichtheid in het prelimbische gebied van de dmPFC en hippocampus [17].

De door stress geïnduceerde vermindering van de apicale dendrietcomplexiteit van de hippocampus komt overeen met verminderde hippocampale functies, zoals leren en geheugen [18]. Bovendien leiden neuronale schade en apoptose in de CA3-regio tot tekorten aan ruimtelijk geheugen [19]. Gedragsmatig is gebleken dat stress verschillende hippocampus-afhankelijke functies schaadt, zoals geheugen [20].

CPE wordt gemoduleerd onder verschillende soorten stress en is belangrijk bij het beschermen van neuronen. Neuronen in de hippocampus en cortex verhogen de CPE-expressie na ischemische stress, wat verband houdt met neuronale overleving [21].

Bovendien vertoonden muizen, nadat CPEknockout (KO) een stressparadigma kregen toen ze op de leeftijd van 3 weken werden gespeend, degeneratie van het CA3-gebied en verminderde neurogenese in de dentate gyrus (DG) [1, 22].

In deze studie hebben we een algemeen neuronspecifiek Camk2aCre-systeem gebruikt om neuron-CPE te verwijderen. We hebben een CPE conditioneelKO (cKO) muismodel gegenereerd om het functieverliesfenotype van CPE in neuronen van de hersenen te bestuderen. We evalueerden het effect van het stressparadigma (gespeend, met oormerk en geknipte staart) na 3 weken ageon CPE-cKO-muizen. We gebruikten objectherkennings-, Y-doolhof- en angstconditioneringstests op de leeftijd van 8 tot 10 weken om de cognitieve prestaties te evalueren. Daarnaast analyseerden we de fenotypes van neuronen en astrocyten, evenals neurogenese in de hippocampus.

METHODEN

Dieren

Camk2a-Cre-muizen en CPEflox/flox-muizen werden verkregen van CyagenBiosciences (Suzhou, China). Alle dieren werden gehuisvest bij omgevingstemperatuur (22 graden ± 2 graden) met een natuurlijke licht/donkercyclus en kregen vrije toegang tot schoon water en standaard knaagdierenvoer. Camk2a-Cre en CPEflox/floxmice worden CPE-cKO-muizen genoemd. Op de leeftijd van drie weken werden de muizen gespeend, van een oormerk voorzien en de staarten geknipt voor genotypering, wat een paradigma van emotionele en fysieke stress veroorzaakte. We verwijzen naar de Camk2a-Cre; CPEflox/flox-muizen als CPEcKO, Camk2a-Cre; CPEflox/− muizen als heterozygoot (HE), en CPE−/− muizen als wildtype (WT). Alle experimentele procedures voor de dieren werden goedgekeurd door de Experimental Animal Ethics Committee van de Minzu Universiteit van China.

Polymerasekettingreactie (PCR)

De afgeknipte staarten werden verzameld om DNA te isoleren voor PCR om het genotype te identificeren. De primersequenties zijn als volgt:

Lichaamsgewicht

WT-, CPEflox/−- en CPEflox/flox-muizen (1-20 weken oud; n=10 voor elk genotype) werden elke week gewogen, wat werd gebruikt om gewichtsveranderingen te bepalen. Het gewicht van elke muis werd voor elke groep gemiddeld.

Plasmaglucose

Veneus bloed uit de muizenstaarten werd verzameld en gedetecteerd door het Blood Glucose Monitoring System (Yuwell, China) na 12 uur vasten. Bloedmonsters werden na 0 min. uit de staartader afgenomen voor nuchtere plasmaglucose. Vervolgens werd elke muis intraperitoneaal geïnjecteerd met een glucose-oplossing van 1 g/kg. Vervolgens bepaalden we de plasmaglucose gedurende 15,30, 60, 90 en 120 minuten om de bloedglucosewaarden te meten.

Gedragstesten

Om het gedrag van WT-, CPEflox/−- en CPEflox/flox-muizen te evalueren, ondergingen dieren van 8-10- weken oud open veld-, objectherkennings-, Y-doolhof- en angstconditioneringstests.

Open veld

Het verkennende gedrag werd gemeten met behulp van een open veldapparaat (50 x 50 x 40 cm). Elk dier werd in een hoek van het apparaat geplaatst en gedurende 7 minuten gemeten. De afgelegde afstand werd gedurende de laatste 5 minuten geregistreerd met een videobeeldsysteem (Taimeng, Chengdu, China).

Object herkenning

De objectherkenningstest werd gebruikt om het leervermogen en het geheugen van muizen te testen. Op de trainingsdag werden twee identieke objecten op de diagonaal van een apparaat (50 x 50 x 40 cm) geplaatst. De dieren mochten gedurende 7 minuten vrij verkennen. Voor de testprocedure werd één object vervangen door een nieuw object op dezelfde diagonaal als de trainingsdag. De dieren mochten gedurende 7 minuten vrij rondlopen. De verkenningstijd op 2-3 cm rondom het nieuwe object werd gedurende de afgelopen 5 minuten geregistreerd.

Y doolhof

De verkennende activiteit en het werkgeheugen werden gemeten met behulp van een Y-maze-apparaat (armlengte: 30 cm, armbreedte: 6 cm, hoogte van de muur: 15 cm). Elk dier werd in het middengebied geplaatst. Het aantal en de wijzigingen van toegangen tot de armen werden gedurende 7 minuten geregistreerd met een videobeeldsysteem (Taimeng, Chengdu, China). Het resultaat werd berekend als het correctienummer/totaal arminvoernummer.

Angst conditionering

De angstconditionering bestond uit twee kamers en de vriesmonitorbox (23 x 23 x 30 cm) werd in een grotere geluiddichte kamer (30 x 30 x 37 cm) geplaatst. De vriesmonitorkast bevatte een metalen rooster voor voetschokken en de verticale en horizontale bewegingen van de dieren werden geregistreerd. De eerste dag bestond uit geconditioneerde reflextraining. De procedure was als volgt: 60 seconden inactiviteit en daarna 12 keer stimulatie.

De inhoud van de stimulatie omvatte een geconditioneerde stimulus van 30 s (75 dB), gevolgd door een traceerinterval (30 s), en eindigde met een voetschok van 2 s (30 mA) en 15 s inactiviteit. Zes uur later werd de kortetermijngeheugentest uitgevoerd en werd het aantal stimuli teruggebracht tot zes. Tijdens het stimulatieproces bestond elke proef uit de geconditioneerde stimulus gevolgd door een traceerinterval (30 seconden) en eindigde zonder toediening van de voetschok.

De langetermijngeheugentest werd de volgende dag uitgevoerd met een interval van één dag. De methode was dezelfde als die van het kortetermijngeheugen om de kwaliteit van het langetermijngeheugen te meten.

For more information:1950477648nn@gmail.com