阿尔茨海默病小鼠嗅球颗粒细胞层内GABA能神经元的形态和功能变化研究

Alzheimer's disease (AD) is one of the very common neurodegenerative disease that leads to the loss of cognitive functions and memory impairment.There appears the reduction of volum of olfactory bulb and olfactory dysfunction in early stages of AD, but so far,its etiology is unknown. GABA is an inhibitory transmitter and the granular layer of olfactory bulb is abundant in GABAergic neurons which play an important role in the olfactory processing,however whose role in the pathological mechanism of AD is unclear. In our research we will intercross AD transgenic mouse with laboratory existing GAD67-GFP gene knock-in mouse to construct the special AD transgenic mouses which express GAD67-GFP gene specifically for studying the morphological changes of GABAergic neurons in the granular layer of the AD mouse's olfactory bulb, and for further studying the functional changes of these GABAergic neurons by real-time detection for the AD transgenic mouse's olfactory bulb slices using multi-channel microelectrode array combined with the method of pharmacology. Studying the level of GABA and its regulatory circiuts of AD mouses' olfactory system can be helpful to elucidate the mechanism of olfactory dysfunction in the early stage of AD.

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是一种非常常见的神经退行性疾病之一，结果会造成认知和记忆功能减退。在AD发病早期就可以出现嗅球缩小及嗅觉功能减退，至今病因未明。GABA是一种抑制性神经递质，在嗅球的颗粒细胞层内存在着大量的GABA能神经元，在对嗅觉信息的调制过程中起着非常重要的作用，但这些GABA能神经元在AD的病理过程中有何改变及扮演什么角色尚不清楚。本项目将利用AD转基因小鼠和GAD67-GFP基因敲入小鼠进行杂交，构建出能特异性表达GAD67-GFP的AD转基因小鼠，研究AD小鼠嗅球颗粒细胞层内GABA能神经元的形态学变化，进一步采用多通道微电极阵列（MEA）结合药理学方法对AD转基因小鼠的嗅球脑片进行实时检测，分析嗅球颗粒细胞层的GABA能神经元的功能改变。研究AD小鼠嗅球内GABA的水平及其调节环路的变化，有助于揭示AD早期出现嗅觉障碍的机制。

阿尔兹海默病是一种常见的神经退行性疾病，结果会造成认知和记忆功能减退，在疾病早期就可出现嗅觉功能障碍。然而至今病因未明。嗅球的颗粒细胞层中存在着大量的GABA能神经元，在对嗅觉的信息调制过程中发挥重要作用，但这些GABA能神经元在AD的病理过程中的作用还不清楚。本项目以不同年龄阶段的APP/PS1转基因小鼠为研究对象，从阿尔兹海默病相关蛋白Aβ入手，从其对行为学影响、颗粒细胞形态变化及突触传递等几个方面开展研究：（1）采用水迷宫、食物掩埋实验和嗅觉精细分辨等行为学方法进行研究，观察到APP/PS1小鼠嗅觉功能障碍出现的时间早于认知障碍；（2）通过免疫荧光染色的方法检测Aβ在嗅球中的时空表达水平，实验结果显示随着年龄的增加，APP/PS1小鼠中Aβ表达量逐渐升高，且主要集中在颗粒细胞层；（3）用尼氏染色、高尔基染色和透射电镜分析了Aβ对嗅球颗粒细胞形态的影响，发现随着年龄的增加，嗅球颗粒细胞的树突棘数目逐渐减少，颗粒细胞和僧帽细胞之间的突触结构形态异常现象逐渐加剧；（4）通过荧光定量PCR、微透析技术和高效液相色谱等实验方法，检测到在AD早期颗粒细胞合成并释放GABA的水平明显较正常水平高，而后期则无明显差异，AD小鼠中GABAAα1和α2的水平均较正常水平高，在AD早期GABAAα3和α5较正常水平高，后期无明显差异；（5）用微电极记录系统检测APP/PS1小鼠嗅球外丛状层中γ波振荡变化，结果显示，在AD早期外丛状层的γ波振荡能值与正常水平相比无明显差异，AD后期外丛状层的γ波振荡能量较正常水平异常升高，加入GABAA受体激动剂后，这种异常升高的现象显著降低。研究结果提示，Aβ过表达可损害颗粒细胞和僧帽细胞之间的树-树突触，从而影响对嗅觉信息的调控过程。本的研究结果为寻找AD的病因和早期嗅觉障碍的检测机制提供佐证，同时为临床上早期诊断及治疗提供依据。