AMPKα1调节线粒体代谢功能参与小鼠癫痫发病机制研究

目的:本研究使用氯化锂-匹罗卡品诱导6周龄雄性C57BL/6J小鼠癫痫发作,检测小鼠癫痫持续状态(Status epilepticus,SE)后不同时期(0天、2周、6周)与相应正常对照组小鼠相比海马组织中线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ(Mitochondrial ComplexⅠ、Ⅲ、Ⅳ,ComplexⅠ、Ⅲ、Ⅳ)活性改变、ComplexⅠ、腺嘌呤核苷三磷酸(Adenosine triphosphate,ATP)浓度变化、线粒体膜电位(mitochondrial transmembrane potential,ΔΨm)损伤情况及腺苷酸活化蛋白激酶(Adenosine5’monophosphate(AMP)-activated protein,AMPK)α不同亚基(AMPKα、AMPKα1、AMPKα2)蛋白水平表达变化,探讨在癫痫中AMPKα1对线粒体代谢功能影响的机制。采用苏木精-伊红染色(Hematoxylineosin staining,HE)染色方法,展示海马(Hippocampal,HP)CA1区、CA3区、DG区神经元细胞数量、形态变化,检测癫痫6周小鼠海马神经元细胞的变化。应用行为学相关实验检癫痫模型小鼠运动、社交及学习记忆能力。通过透射电镜技术,观察海马组织CA1区线粒体的超微结构变化。条件性过表达慢性癫痫模型小鼠,升高AMPKα1表达水平,观察慢性癫痫小鼠线粒体功能障碍及学习记忆能力减弱现象能否改善。方法:(1)54只健康6周龄雄性C57小鼠,按照SE后不同时期(0天、2周、6周)分为6组每组9只分别为正常对照组(0天、2周、6周)及癫痫模型组(0天、2周、6周),实验小鼠质量20g左右;(2)通过腹腔注射氯化锂-匹罗卡品(Lithium chloride–Pilocarpine,Li-Pilo)构建经典的颞叶癫痫SE模型,而正常对照组小鼠给予对应剂量氯化锂、地西泮注射,其余药品则被替换成相同体积的生理盐水。癫痫发作IV级或以上(持续30分钟)可纳入研究对象;(3)癫痫小鼠systemic autoimmune diseases造模成功后,0天,2周和6周海马组织标本均在同一时间段采集后进行实验;(4)蛋白免疫印迹实验(Wetern-blot,WB)检测海马AMPKα不同亚基的蛋白表达水平;(5)酶联免疫吸附实验(Elisa)实验检测小鼠海马组织线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ活性及ComplexⅠ、ATP浓度的变化趋势;(6)组织线粒体分离试剂盒提取纯化线粒体,线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)检测线粒体膜电位水平的变化趋势;(7)HE染色检测海马细胞形态及数量变化;(8)透射电镜实验线粒体超微结构变化;(9)使用SPSS26.0统计软件分析实验数据;(10)健康6周龄雄性小鼠(20g±1.5g)36只,分为正常对照组、癫痫模型组、AMAZD6738使用方法PKα1条件性过表达组、AMPKα1条件性过表达癫痫模型组,腹腔注射氯化锂-匹罗卡品(,Li-Pilo)建立经典的颞叶癫痫SE模型,正常对照组生理盐水代替;(11)利用Flox(+/-)与Cre工具鼠交配繁育AMPKα1条件性过表达小鼠,小鼠出生后2周剪耳标记后剪尾(1cm左右);(12)试剂盒提取鼠尾组织中脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucle Acid,DNA),聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增,使用琼脂糖凝胶电泳实验进行初步基因型验证;(13)待基因小鼠6周龄时进行癫痫造模,造模成功6周后,行为学相关实验检测运动能力、认知功能、学习记忆能力、社交能力后断头取脑收集组织标本。(11)健康6周龄雄性小鼠(20g±1.5g)16只,分为正常对照组、癫痫6周模型组、正常对照组+A484954、癫痫6周模型组+A484954,腹腔注射氯化锂-匹罗卡品(Li-Pilo)建立经典的颞叶癫痫SE模型,正常对照组生理盐水代替;正常对照组和癫痫模型小鼠造模6周后给予腹腔注射A484954,疗程14天,其余各组注射相同浓度体积和疗程的5%DMSO。疗程结束,提取海马组织,通过蛋白免疫印迹实验检测AMPKα1表达变化。结果:(1)慢性癫痫小鼠海马组织AMPKα不同亚基蛋白表达降低;(2)慢性癫痫小鼠海马组织线粒体功能损伤严重;(3)慢性癫痫小鼠海马组织线粒体超微结构损伤严重;(4)AMPKα1表达水平与线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ活性密切相关;(5)AMPKα2表达水平与线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ活性密切相关与点击此处Ⅳ无关;(6)慢性癫痫小鼠海马组织脑细胞形态结构损伤严重、数量显著降低;(7)敲入AMPKα1基因治疗后慢性癫痫小鼠运动能力恢复正常;(8)AMPKα1条件性过表达慢性癫痫小鼠社交能力恢复正常;(9)AMPKα1条件性过表达后慢性癫痫小鼠认知功能恢复正常;(10)AMPKα1条件性过表达慢性癫痫小鼠学习与记忆能力改善。(10)注射真核细胞延伸因子2激酶(Eukaryotic elongation factor 2 kinase,e EF2K)抑制剂A484954后慢性癫痫小鼠海马组织AMPKα1表达水平恢复至正常水平。结论:(1)SE后海马AMPKα1表达下降可能与线粒体功能障碍密切相关,为减轻癫痫后线粒体功能损伤和神经保护的发展提供了新展望;(2)升高AMPKα1表达水平后,改善癫痫小鼠线粒体功能及学习、记忆、认知、社交能力。(3)AMPKα1过表达恢复慢性癫痫小鼠记忆能力可能与e EF2K信号通路有关。