Karboksipeptidaz E Koşullu Nakavt Fareler Öğrenme, Bellek Eksiklikleri ve Nörodejenerasyon Gösteriyor Bölüm 1
Nov 23, 2023
Karboksipeptidaz E (CPE), çeşitli sistemlerde birçok enzimatik olmayan fonksiyona sahip çok fonksiyonlu bir proteindir. CPE nakavt farelerinin kullanıldığı önceki çalışmalar, CPE'nin strese karşı nöroprotektif etkilere sahip olduğunu ve öğrenme ve hafızaya dahil olduğunu göstermiştir.
Stres direnci ve hafıza birbirinden ayrılamaz iki unsurdur. İster iş, ister eğitim, ister yaşam olsun, her türlü baskıyla karşı karşıya kalacağız. Bazen bu stresler bizi depresif, endişeli, yorgun hissettirebilir ve hatta hafızamızı bile etkileyebilir. Bu durumda stres direncimizi ve hafızamızı geliştirmenin bazı yollarını bulmamız gerekiyor.
İlk olarak, stres toleransını geliştirmek egzersiz yoluyla sağlanabilir. Araştırmalar, egzersizin insanların kaygı ve depresyonu azaltmasına yardımcı olabileceğini gösteriyor. Ek olarak, uygun egzersiz aynı zamanda metabolizmayı teşvik edebilir, uykuyu iyileştirebilir ve fiziksel uygunluğu geliştirebilir. Bunların hepsi stres toleransımızı ve hafızamızı geliştirmeye yardımcı olur.
İkincisi, psikolojik danışmanlık da strese karşı direnci artırmada etkili bir araçtır. Zorluklarla ve aksiliklerle karşılaştığınızda, içinizdeki kötü duygularınızı serbest bırakmak ve psikolojik yükünüzü azaltmak için ailenizle veya arkadaşlarınızla derhal iletişim kurun, böylece baskı ve zorluklarla daha iyi yüzleşebilirsiniz.
Ayrıca hafızayı ve stres direncini geliştirmek için iyi uyku alışkanlıkları da gereklidir. Yetersiz uyku fiziksel yorgunluğa, depresyona ve hafıza kaybına yol açabilir. Bu nedenle iyi uyku alışkanlıkları geliştirmeli, her gece yeterli uyku süresini sağlamalı ve uyku kalitesini güvence altına almalıyız.
Son olarak, olumlu bir tutum da çok önemlidir. İyi bir tutum sergilemeli, öğrenmeye ve becerilerinizi geliştirmeye devam etmeli, zorluklarla aktif olarak yüzleşmeli, zorluklarla karşılaştığınızda iyimser bir tutum sergilemeli ve baskının üstesinden gelip başarıya ulaşabileceğinize inanmalısınız.
Kısacası strese dayanıklılık ve hafıza birbiriyle yakından ilişkili iki unsurdur. Egzersiz, psikolojik danışmanlık, iyi uyku alışkanlıkları ve olumlu bir tutum sayesinde, strese ve hafızaya dayanma yeteneğimizi etkili bir şekilde geliştirebilir ve yaşamda ve işte çeşitli zorluklarla daha iyi yüzleşebiliriz. Belleği geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola, birçok benzersiz etkiye sahip olan geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Kıymanın etkinliği asit, polisakkaritler, flavonoidler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.
Belleği geliştirmenin 10 yolunu bilin'e tıklayın
Ancak CPE'nin nöronlardaki işlevleri hala büyük ölçüde bilinmemektedir. Burada CPE nöronlarını koşullu olarak nakavt etmek için bir Camk2a-Cre sistemi kullandık. Yabani tip, CPEflox/- ve CPEflox/flox fareleri 3 haftalıkken sütten kesildi, kulakları etiketlendi ve genotipleme için kuyrukları kesildi ve 8 yaşında açık alan, nesne tanıma, Y labirenti ve korku şartlandırma testlerine tabi tutuldu. haftalık.
CPEflox/flox fareleri normal vücut ağırlığına ve glukoz metabolizmasına sahipti. Davranış testleri, CPEflox/flox farelerinin, vahşi tip ve CPEflox/- farelere kıyasla öğrenme ve hafızada bozulma olduğunu gösterdi. Şaşırtıcı bir şekilde, CA3 bölgesi nörodejenerasyonu sergileyen CPE tam nakavt farelerin aksine, CPEflox/flox farelerinin subikulum (Sub) bölgesi tamamen dejenere olmuştur. Ek olarak, çift kortin immün boyama, hipokampusun dentat girusundaki nörogenezin CPEflox/flox farelerinde önemli ölçüde azaldığını ortaya koydu.
İlginç bir şekilde, hipokampustaki TrkB fosforilasyonu CPEflox/flox farelerinde aşağı regüle edildi, ancak beyinden türetilen nörotrofik faktör seviyeleri aynı değildi. Hem hipokampus hem de dorsal medial prefrontal kortekste, CPEflox/flox farelerinde MAP2 ve GFAP ekspresyonunun azaldığını gözlemledik. Birlikte ele alındığında, bu çalışmanın sonuçları, spesifik nöronal CPE nakavtının farelerde öğrenme ve hafıza eksiklikleri, hipokampal Sub dejenerasyon ve bozulmuş nörojenez dahil olmak üzere merkezi sinir sistemi işlev bozukluğuna yol açtığını göstermektedir.
GİRİİŞ
Nörotrofik faktör- 1 olarak da bilinen karboksipeptidaz E (CPE), endokrin ve sinir sistemlerinde birçok temel enzimatik olmayan fonksiyona sahip çok işlevli bir proteindir [1]. CPE olgun salgı kesecikleri bakımından zengindir ve peptit hormonları ile nöropeptitlerin biyosentezinde kritik bir rol oynar [2]. CPE ayrıca proinsülin, proenkefalin, pro-opiomelanokortin ve pro-beyin kaynaklı nörotrofik faktör (pro-BDNF) dahil olmak üzere birçok proproteinin ayırıcı reseptörü olarak görev yapar [3].
"Yağ" olarak adlandırılan, doğal olarak oluşan bir obezite fenotipi fare mutasyonu, CPE genine haritalanmıştır [4]. Daha sonra yapılan bir çalışma, CPE yağ/yağ ve CPE nakavt (KO) farelerinin, kısırlık ve yetişkin obezitesi de dahil olmak üzere benzer fenotipler gösterdiğini gösterdi [5]. İnsan CPE geninin, boş mutasyonlar, kesik proteinler veren mutasyonlar ve anahtar katalitik kalıntıların elimine edildiği mutasyonlar dahil olmak üzere mutasyonlara sahip olduğu rapor edilmiştir [6].
Ciddi mutasyonlara sahip homozigot bireyler morbid obezdir ve hipogonadizme sahiptir. Ayrıca tip 2 diyabet hastalarında CPE missense polimorfizmi bulunmuştur. Mutasyon, CPE enzim aktivitesini değiştirir ve hastalarda tip 2 diyabetin erken başlangıcı görülür [7]. Ayrıca CPE, hipokampal nöronlarda ve sinapslarda gösterildiği gibi veziküler taşınmada önemli bir rol oynar [8].
Önceki çalışmalar, hipokampusta yüksek düzeyde CPE'nin eksprese edildiğini ve stresin neden olduğu piramidal nöron ölümü ve bilişsel bozulmaya karşı korumada enzimatik aktivitesinden bağımsız olarak nörotrofik bir role sahip olduğunu göstermiştir [9, 10]. Stres, bir dizi sinir sisteminin yapısını ve işlevini bozar. beyin bölgeleri [11].
Çok sayıda kortikal ve subkortikal bölgeyle bağlantılı olan ve bilişsel işlevlere katkıda bulunan prefrontal korteks (PFC), stresin ana nöropatolojik hedefidir[12, 13]. Dorsal medial PFC (dmPFC), ağrının, duyguların ve bilişin modülasyonunda rol oynayan bölgeler olan rostralanterior singulat korteksi ve prelimbik korteksi içerir. DMPFC'nin işlevsel olarak etkisizleştirilmesinin olumsuz duygulara neden olduğu ve bilişsel yeteneği azalttığı gösterilmiştir [14]. DMPFC nöronlarının aktivitesi geçmiş seçimler ve sonuçlar hakkında bilgi taşır ve dmPFC'nin ortadan kaldırılması veya etkisizleştirilmesi işaret rehberliğini bozar [15].
Ek olarak stres, sinir ağlarının bozulmasına, bilişsel işlev bozukluğuna, hipokampal dejenerasyona ve nörojenezin azalmasına neden olur. DMPFC ve hipokampustaki piramidal nöronlar stres altında atrofi gösterir ve psikososyal ve kısıtlama stresi yaklaşık 3-4 hafta içinde atrofiye neden olur [11, 16]. Morfolojik değişiklikler beyin bölgesine göre değişmektedir. Kronik kısıtlama stresi dendritik çekilmeye yol açar ve dmPFC ve hipokampusun prelimbik bölgesinde omurga yoğunluğunu azaltır [17].
Hipokampal apikal dendrit karmaşıklığında stresin neden olduğu azalma, öğrenme ve hafıza gibi hipokampal fonksiyonların bozulmasıyla tutarlıdır [18]. Ek olarak, CA3 bölgesindeki nöronal hasar ve poptoz, uzamsal hafıza eksikliklerine yol açmaktadır [19]. Davranışsal olarak, stresin, hafıza gibi hipokampusa bağlı çeşitli fonksiyonları bozduğu bulunmuştur [20].
CPE farklı stres türleri altında modüle edilir ve nöronların korunmasında önemlidir. Hipokampus ve korteksteki nöronlar, iskemik stres sonrası CPE ekspresyonunu yukarı regüle eder, bu da nöronların hayatta kalmasıyla ilişkilidir [21].
Ek olarak, CPE nakavtı (KO) fareleri, 3 haftalıkken sütten kesildiğinde bir stres paradigması aldıktan sonra, dentat girusta (DG) CA3 bölgesi dejenerasyonu ve azalmış nörojenez sergilediler[1, 22].
Bu çalışmada nöron CPE'sini silmek için ortak bir nörona özgü Camk2aCre sistemi kullandık. Beyin nöronlarındaki CPE'nin fonksiyon kaybı fenotipini incelemek için bir CPE koşulluKO (cKO) fare modeli oluşturduk. Stres paradigmasının (sütten kesilmiş, kulak etiketli ve kuyruğu kesilmiş) etkisini 3 haftalık CPE-cKO farelerinde değerlendirdik. Bilişsel performansı değerlendirmek için 8-10 haftalıkken nesne tanıma, Y labirenti ve korku koşullandırma testlerini kullandık. Ek olarak, nöronların ve astrositlerin fenotiplerinin yanı sıra hipokampustaki nörogenezi de analiz ettik.
YÖNTEMLER
Hayvanlar
Camk2a-Cre fareleri ve CPEflox/flox fareleri, CyagenBiosciences'tan (Suzhou, Çin) elde edildi. Tüm hayvanlar, doğal ışık/karanlık döngüsü ile ortam sıcaklığında (22 derece ± 2 derece) barındırıldı ve temiz suya ve standart kemirgen yemine serbest erişime izin verildi. Camk2a-Cre ve CPEflox/flox fareleri, CPE-cKO fareleri olarak anılır. Fareler 3 haftalıkken sütten kesildi, kulakları etiketlendi ve genotipleme için kuyrukları kırpıldı; bu da duygusal ve fiziksel bir stres paradigmasına neden oldu. Camk2a-Cre'den bahsediyoruz; CPEcKO, Camk2a-Cre olarak CPEflox/flox fareleri; Heterozigot (HE) olarak CPEflox/- fareler ve yabani tip (WT) olarak CPE-/- fareler. Hayvanlara yönelik tüm deney prosedürleri, Çin Minzu Üniversitesi Deney Hayvanları Etik Kurulu tarafından onaylandı.
Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)
Kırpılan kuyruklar, genotipi tanımlamak amacıyla PCR için DNA'yı izole etmek üzere toplandı. Primer dizileri aşağıdaki gibidir:
Vücut ağırlığı
WT, CPEflox/− ve CPEflox/flox fareleri (1-20 haftalık; her genotip için n=10) her hafta tartıldı ve bu, ağırlık değişimlerini belirlemek için kullanıldı. Her grup için her farenin ağırlığının ortalaması alındı.
Plazma glikozu
Fare kuyruklarından venöz kan toplandı ve 12 saatlik açlıktan sonra Kan Şekeri İzleme Sistemi (Yuwell, Çin) tarafından tespit edildi. Açlık plazma glikozu için 0 dakikada kaudal damardan kan örnekleri alındı. Daha sonra her fareye 1 g/kg glukoz çözeltisi intraperitoneal olarak enjekte edildi. Daha sonra kan şekeri düzeylerini ölçmek için 15,30, 60, 90 ve 120 dakika boyunca plazma glukozunu belirledik.
Davranış testleri
WT, CPEflox/− ve CPEflox/flox farelerinin davranışını değerlendirmek için 8–10-haftalık hayvanlara açık alan, nesne tanıma, Y labirenti ve korku koşullandırma testleri uygulandı.
Açık alan
Keşif davranışı bir açık alan aparatı (50 x 50 x 40 cm) kullanılarak ölçülmüştür. Her hayvan aparatın bir köşesine yerleştirildi ve 7 dakika boyunca ölçüldü. Son 5 dakikada kat edilen mesafe video görüntüleme sistemi (Taimeng, Chengdu, Çin) ile kaydedildi.
Nesne tanıma
Farelerde öğrenme ve hafızayı test etmek için nesne tanıma testi kullanıldı. Eğitim gününde, bir aparatın (50 x 50 x 40 cm) köşegenine iki özdeş nesne yerleştirildi. Hayvanların 7 dakika boyunca serbestçe keşfetmelerine izin verildi. Test prosedürü için bir nesne, eğitim günüyle aynı köşegende yeni bir nesneyle değiştirildi. Hayvanların 7 dakika boyunca serbestçe keşfetmelerine izin verildi. Son 5 dakika boyunca yeni objenin 2-3 cm çevresinde keşif süresi kaydedildi.
Y labirenti
Keşif aktivitesi ve çalışma hafızası bir Y labirent cihazı kullanılarak ölçülmüştür (kol uzunluğu: 30 cm, kol genişliği: 6 cm, duvar yüksekliği: 15 cm). Her hayvan merkezi alana yerleştirildi. Kollara yapılan girişlerin sayısı ve değişiklikleri bir video görüntüleme sistemi (Taimeng, Chengdu, Çin) ile 7 dakika boyunca kaydedildi. Sonuç, doğru değişiklik sayısı/toplam kol giriş sayısı olarak hesaplandı.
Korku şartlandırması
Korku şartlandırması iki odadan oluşuyordu ve dondurucu monitör kutusu (23 × 23 × 30 cm) daha büyük bir ses geçirmez odaya (30 × 30 × 37 cm) yerleştirildi. Dondurucu monitör kutusu, ayak şoku için metal bir ızgara içeriyordu ve hayvanların dikey ve yatay hareketleri kaydedildi. İlk gün şartlı refleks antrenmanı yapıldı. Prosedür şu şekildeydi: 60 saniye boyunca hareketsizlik ve ardından 12 kez uyarım.
Stimülasyonun içeriği, 30 saniyelik (75 dB) koşullandırılmış bir uyarıyı, ardından bir izleme aralığını (30 saniye) içeriyordu ve 2 saniyelik ayak şoku (30 mA) ve 15 saniyelik hareketsizlik ile sona erdi. Altı saat sonra kısa süreli hafıza testi yapıldı ve uyaran sayısı 6'ya düşürüldü. Stimülasyon sürecinde her deneme, koşullu uyaran ve ardından bir izleme aralığı (30 saniye) içerdi ve ayak şoku verilmeden sona erdi.
Uzun süreli hafıza testi bir gün arayla ertesi gün yapıldı. Uzun süreli belleğin kalitesini ölçmek için kullanılan yöntem, kısa süreli belleğin yöntemiyle aynıydı.
For more information:1950477648nn@gmail.com
