小鼠大脑中Sox10系细胞向神经元的核物质与核糖体物质转移

Transfer of nuclear and ribosomal material from Sox10-lineage cells to neurons in the mouse brain

作者信息Florian Mayrhofer, Angela M Hanson, Manuel F Navedo, Yang K Xiang, Athena M Soulika, Wenbin Deng, Olga V Chechneva
PMID37067791
期刊J Exp Med
发布时间2023-07
DOI10.1084/jem.20221632

实验完整度

包含多种转基因报告小鼠模型(Sox10-Cre、iCreERT2等)、细胞定量、免疫标记、共聚焦和超分辨成像、电镜、荧光激活核分选及LPS炎症模型等多个独立证据层次。

主要模型

Sox10-Cre:Rpl10a-EGFP小鼠 Sox10-iCreERT2:Sun1-sfGFP小鼠 Sox10-Cre:Sun1-sfGFP小鼠 PDGFRα-Cre:Rpl10a-EGFP小鼠

重点核对

使用Sox10-Cre和Sox10-iCreERT2等转基因系,通过Cre-LoxP系统表达核或核糖体报告蛋白(Sun1-sfGFP、Rpl10a-EGFP等) 在成年小鼠皮层、丘脑、纹状体等区域通过免疫组化定量NeuN+GFP+神经元和Olig2+GFP+少突胶质细胞 通过立体定位注射白喉毒素(DT)消融少突胶质细胞系验证神经元中报告蛋白的来源 使用他莫昔芬(TAM)诱导CreERT2重组,在成年小鼠中研究物质转移 通过LPS(4 mg/kg)腹腔注射诱导神经炎症,评估物质转移的动态变化

摘要

物质转移是细胞间通讯的重要形式,用于交换信息和资源。神经元之间以及胶质细胞向神经元的物质转移已被证明支持神经元的存活和活动。对健康神经系统中物质转移程度的了解有限。在这里,我们报道在小鼠中枢神经系统(CNS)中,神经元接收源自Sox10谱系细胞(SOL)的核物质和核糖体物质。我们表明,SOL来源物质向神经元的转移具有区域依赖性,在出生后大脑成熟过程中建立,并对成年小鼠大脑中LPS诱导的神经炎症作出动态反应。我们发现了卫星少突胶质细胞-神经元对,其核间质膜完整性丧失,提示直接物质转移。总之,我们的发现提供了SOL来源的核物质和核糖体物质在小鼠CNS中区域协调转移至神经元的证据,对理解和调节神经元功能以及治疗神经系统疾病具有潜在意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
小鼠中枢神经系统中Sox10谱系细胞是否向神经元转移核物质和核糖体物质,以及该转移的分布、发育和炎症调节机制如何?
核心机制
Sox10谱系细胞通过卫星少突胶质细胞与神经元形成核对,并在某些对中丢失核间质膜完整性,从而实现核物质和核糖体物质的直接转移。
主要证据
使用多种核和核糖体报告小鼠(Sun1-sfGFP、Rpl10a-EGFP、H2B-mCherry等)结合免疫标记和共聚焦成像,在皮层、丘脑、纹状体等区域检测到报告阳性神经元;通过DT消融和TAM诱导实验排除报告蛋白在神经元中的自身表达;TEM显示卫星少突胶质细胞与神经元核间质膜缺失。
研究意义
揭示Sox10谱系细胞在神经元功能和神经炎症中可能发挥更广泛的作用,为理解胶质-神经元相互作用和神经系统疾病治疗提供新方向。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证神经元中报告蛋白的积累

确定神经元是否含有来自Sox10谱系细胞的核和核糖体报告蛋白。

使用Sox10-Cre和Sox10-iCreERT2小鼠与Rpl10a-EGFP、Sun1-sfGFP等报告小鼠杂交,通过免疫染色和共聚焦成像检测报告蛋白在神经元中的分布。

2

排除报告蛋白在神经元中的自身表达

确认神经元中的报告蛋白来自Sox10谱系细胞转移,而非神经元自身表达。

使用Sox10-Cre:iDTR Sun1-sfGFP小鼠,立体定位注射DT选择性消融少突胶质细胞,观察神经元中报告蛋白是否减少。

3

研究发育过程中的物质转移

确定SOL-神经元物质转移何时建立。

在出生后P5、P14、P30等时间点分析Sox10-Cre:Rpl10a-EGFP小鼠中报告阳性神经元和少突胶质细胞的数量变化。

4

研究成年小鼠的诱导性物质转移

在成年小鼠中验证物质转移并研究其动态。

使用Sox10-iCreERT2小鼠,注射TAM诱导报告蛋白表达,在4、8、30天分析报告阳性神经元和核对的数量。

5

检测神经炎症对物质转移的影响

确定LPS诱导的神经炎症是否调节SOL-神经元物质转移。

在TAM诱导后3天腹腔注射LPS或生理盐水,分别在24小时和5天后分析皮层中报告阳性神经元数量和核对数量。

6

超微结构分析核对

观察卫星少突胶质细胞与神经元核对的超微结构,寻找直接物质转移的证据。

使用透射电子显微镜(TEM)在Sox10-Cre:Rpl10a-EGFP小鼠的皮层和丘脑观察SOL-神经元核对。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
白喉毒素Sigma-AldrichD0564
他莫昔芬Sigma-AldrichT5648
脂多糖Sigma-AldrichL4391
抗mCherry抗体Biorbytorb11618
抗GFP抗体Novus BiologicalsNB100-1614
抗HA抗体Zymed71-5500
抗Olig2抗体R&DAF2418
抗NeuN抗体MilliporeABN78
抗Cre重组酶抗体MilliporeMAB3120
抗Iba1抗体Wako019-19741
抗GFAP抗体Millipore345860
抗GABA抗体Sigma-AldrichA2052
抗vGlut2抗体MilliporeMAB5504
抗NG2抗体MilliporeAB5320
抗PDGFRα抗体R&D SystemsAF1062
抗Sox10抗体Abcamab155279
抗APC抗体CalbiochemOP80
抗MBP抗体Novus BiologicalsNB600-717
尼康Eclipse 90i A1共聚焦显微镜Nikon--
尼康Eclipse Ti2 C2共聚焦显微镜Nikon--
徕卡SP8 Falcon共聚焦显微镜Leica--
FEI Talos L120C透射电子显微镜FEI--
Attune NxT声波聚焦流式细胞仪Life Technologies--
FlowJoTreeStar--
GraphPad PrismGraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
转基因小鼠模型
使用的小鼠品系及JAX编号:Sox10-Cre (025807)、Sox10-iCreERT2 (027651)、PDGFRα-Cre (013148)、Rpl10a-EGFP (024750)、Sun1-sfGFP (021039/030952)、EYFP (006148)等
阅读提示:Material and methods, Mice
他莫昔芬诱导
TAM剂量和注射方案:80 mg/kg,连续3天腹腔注射
阅读提示:Material and methods, TAM induction of Cre activity
白喉毒素消融
DT剂量和注射位点:1 ng,皮层或丘脑,立体定位坐标:后0.5mm,外侧1.0mm,深度1mm(皮层)或3mm(丘脑)
阅读提示:Material and methods, Stereotaxic intracerebral injection
LPS神经炎症模型
LPS剂量:4 mg/kg,腹腔注射;分析时间点:24小时和5天
阅读提示:Material and methods, Neuroinflammation
免疫染色
抗体信息、稀释比例、切片厚度(15 µm)、固定方法(4% PFA)
阅读提示:Material and methods, Immunolabeling and confocal imaging
荧光激活核分选
核分离和染色步骤,包括缓冲液成分、抗体浓度、离心速度和时间
阅读提示:Material and methods, Fluorescence-activated nuclei sorting
透射电镜
固定液(2% PFA/2%戊二醛)、包埋剂(EMBed-812)、切片厚度(80nm)
阅读提示:Material and methods, TEM