丰富环境调控胆碱能神经环路乙酰化内稳态改善小鼠卒中后认知障碍的研究

The damage of cholinergic nerve circuits is one of the pathogenesis of post-stroke cognitive impairment (PSCI). Our published paper demonstrated that the decline of choline acetyl transferase (ChAT) in the cholinergic nerve circuits of mice with PSCI may be related to histone acetylation homeostasis imbalance. Enriched environment (EE) can improve cognitive function, but its mechanism is still not clear. Our preliminary experiments showed that EE can improve the results of morris water maze test. Meanwhile, EE also can obviously ameliorate the levels of acetylcholine and the histone H3 acetylation in the basal forebrain cholinergic nerve circuits of mice with PSCI, and increase the content of CREB-binding protein (CBP). This work will clarify the mechanism of EE improving post-stroke cognition from three aspects:Firstly, to testify that EE can improve post-stroke cognition by use of PSCI mice model we made; Secondly,to study that EE improve the cholinergic nervous system function by regulating the histone acetylation homeostasis of cholinergic nerve circuits from organization cell level; Thirdly,to explore the mechanism that EE can promote ChAT promoter acetylation and increase ChAT expression by raising CBP level. The results of this work will provide basis for exploring new rehabilitation methods of improving PSCI in clinical.

胆碱能神经环路功能受损是卒中后认知障碍（PSCI）重要的发病机制之一。我们前期发现，PSCI小鼠胆碱能神经环路的胆碱乙酰基转移酶（ChAT）下降，可能与乙酰化内稳态失衡有关。丰富环境(EE)可改善认知功能，但机制还不明确。我们预实验显示，EE可以提高PSCI小鼠水迷宫成绩，改善其胆碱能神经环路乙酰胆碱含量和组蛋白H3乙酰化水平，提高基底前脑CREB绑定蛋白（CBP）水平。本研究计划从三个层面研究EE对PSCI的改善作用和作用机理：1）制作小鼠PSCI模型，从整体动物水平证明EE具有改善PSCI的作用；2）从组织细胞水平研究EE调控胆碱能神经环路乙酰化内稳态，改善胆碱能神经系统的功能；3）从分子生物学水平探讨EE是通过上调CBP水平，促进ChAT启动子乙酰化，增加ChAT的表达的作用机制，为探索PSCI治疗的康复新方法提供新思路和依据, 推动临床治疗水平。

背景：卒中后认知障碍严重影响患者生存质量。.目的：探讨丰富环境对卒中后认知障碍的影响及作用机制。.方法：光栓法制作小鼠卒中后认知障碍小鼠。随机将小鼠分为假手术组（SHAM）和卒中后认知障碍(PSCI)组，分别在丰富环境(EE)组和标准环境(SE)条件下28天后，水迷宫测定小鼠认知功能的改变，并测定海马脑片长时程增强（LTP）、卒中损伤对侧的基底前脑-海马胆碱能通路中胆碱能系统功能、乙酰化内稳态、p-CREB蛋白、CREB结合蛋白（CBP）和胆碱乙酰基转移酶（ChAT）启动子组蛋白乙酰化改变情况；.结果：水迷宫成绩方面，与SHAM+ SE组相比，PSCI+ SE组显著下降(p < 0.05)，SHAM+EE组无显著性变化 (p ＞0.05)；而PSCI+ EE组较PSCI+ SE组显著性改善，但仍差于SHAM+ SE (p < 0.05)。与SHAM+ SE组相比，SHAM+EE组小鼠的LTP有增强(p < 0.05)，PSCI+ SE组LTP不能诱导 (p < 0.05)；与PSCI+SE组相比，PSCI+ EE组LTP诱导有所恢复 (p < 0.05)。与SHAM+ SE组小鼠相比，PSCI+ SE组无论是基底前脑，还是海马，乙酰胆碱含量、ChATmRNA和蛋白的表达、Ac-H3、Ac-H4、p-CREB、CBP蛋白表达，以及ChAT基因启动子乙酰化程度均非常显著下降 (p < 0.01)；PSCI+ EE组与SHAM+ SE组相比，基底前脑和海马的乙酰胆碱含量、ChATmRNA和蛋白表达、Ac-H3、p-CREB、 CBP蛋白表达及ChAT基因启动子乙酰化程度虽仍有显著减少 (p < 0.05),但与PSCI+ SE组相比，这些指标均显著的改善 (p < 0.05)。SHAM+EE组与SHAM+ SE组相比，这些指标均显著性增加 (p < 0.05)。Ac-H4蛋白表达在丰富环境干预前后无显著改变（p >0.05）。.结论：丰富环境可以改善卒中后认知障碍小鼠的认知功能，增加基底前脑-海马胆碱能神经环路的Ach和ChAT，改善乙酰化内稳态失衡。这可能与丰富环境逆转环路中p-CREB 和CBP的下降，及增强ChAT基因启动子乙酰化有关。.研究意义：阐明丰富环境的有效性和机制，利于其临床推广。