靶向激活ErbB4受体改善食物源性聚苯乙烯微塑料暴露小鼠模型中的神经元缺陷和神经炎症

Targeted activation of ErbB4 receptor ameliorates neuronal deficits and neuroinflammation in a food-borne polystyrene microplastic exposed mouse model

作者信息Chong Liu, Yan Zhao, Wei Zhang, Ji-Ji Dao, Qian Li, Jia Huang, Zhen-Feng Li, Yu-Ke Ma, Chen-Meng Qiao, Chun Cui, Shuang-Xi Chen, Li Yu, Yan-Qin Shen, Wei-Jiang Zhao
PMID40089796
发布时间2025-03-15
DOI10.1186/s12974-025-03406-6

实验完整度

包含动物模型(小鼠)、体外细胞模型(HT22、BV2)、多种行为学检测、组织学、免疫荧光、Western blot、透射电镜及生化检测,并明确进行功能验证和机制研究。

主要模型

6月龄雄性C57BL/6小鼠 HT22小鼠海马神经元细胞系 BV2小鼠小胶质细胞系

重点核对

PS-MPs给药剂量:50 mg/kg,每两天一次,灌胃给药,持续4周 E4A给药剂量:400 ng/kg,每天一次,腹腔注射,给药2周 PS-MPs平均直径:约2 μm HT22细胞处理:PS-MPs浓度100 µg/mL处理24小时,E4A浓度10 nM再处理24小时 动物分组:对照组、E4A组、PS-MPs组、PS-MPs+E4A组,每组8只

摘要

文献已记载聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)对神经系统的影响。大量研究表明,表皮生长因子受体4(ErbB4)的激活在神经元损伤和再生过程中至关重要。本研究探讨了通过小分子激动剂4-溴-1-羟基-2-萘甲酸(C11H7BrO3,E4A)靶向激活ErbB4受体在缓解PS-MPs诱导的神经元损伤中的作用。研究结果显示,靶向激活ErbB4受体显著改善了PS-MPs暴露小鼠的认知行为缺陷。此外,E4A治疗上调了细胞分裂蛋白3(DOCK3)和Sirtuin 3(SIRT3)的表达,并减轻了PS-MPs暴露小鼠海马中的线粒体和突触功能障碍。E4A还减弱了TLR4-NF-κB-NLRP3信号通路的激活,从而减少了神经炎症。体外实验表明,E4A部分缓解了PS-MPs诱导的海马神经元损伤及其对小胶质细胞炎症的影响。总之,本研究发现靶向激活ErbB4受体可能减轻神经元损伤和随后的神经炎症,从而缓解PS-MPs暴露诱导的海马神经元损伤并改善认知功能障碍。这些结果为潜在治疗策略的开发提供了有价值的见解。

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
靶向激活ErbB4受体能否改善PS-MPs暴露导致的海马神经元损伤、神经炎症和认知功能障碍?
核心机制
E4A激活ErbB4受体及其下游信号通路,上调DOCK3和SIRT3的表达,减轻线粒体和突触功能障碍,并抑制TLR4-NF-κB-NLRP3通路介导的神经炎症。
主要证据
在C57BL/6小鼠模型中,E4A改善认知行为缺陷、树突棘密度和突触超微结构,减少线粒体损伤,并抑制神经炎症;在HT22和BV2细胞中,E4A部分逆转PS-MPs诱导的神经元损伤和小胶质细胞炎症。
研究意义
研究为靶向ErbB4受体提供潜在治疗策略,以应对PS-MPs暴露引起的中枢神经系统损伤,并为相关营养和药物干预提供基础。

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

动物模型构建与药物干预

建立PS-MPs暴露小鼠模型,并验证E4A对认知行为的影响。

C57BL/6小鼠随机分为四组,通过灌胃给予PS-MPs(50 mg/kg,每两天一次,共4周)建立暴露模型,并通过腹腔注射E4A(400 ng/kg,每天一次,后两周)进行干预。

2

行为学检测

评估PS-MPs暴露对小鼠认知、学习和记忆功能的影响以及E4A的改善作用。

依次进行旷场实验、新物体识别实验、Y迷宫实验和水迷宫实验,记录相关行为参数。

3

海马组织学与超微结构分析

观察PS-MPs对海马神经元树突棘、突触和线粒体形态的影响以及E4A的保护作用。

采用Golgi染色分析树突棘密度,透射电镜观察突触和线粒体超微结构。

4

分子表达与信号通路分析

检测PS-MPs暴露对ErbB4信号通路、突触蛋白、线粒体蛋白和炎症通路蛋白表达的影响,以及E4A的调节作用。

通过Western blot和免疫荧光检测海马组织和细胞中相关蛋白的表达和磷酸化水平。

5

体外细胞实验验证

在HT22海马神经元和BV2小胶质细胞中验证E4A对PS-MPs损伤的作用及机制。

HT22细胞经PS-MPs损伤后,用E4A处理,检测细胞活力、氧化应激、ATP水平、相关蛋白表达;并收集处理后的神经元上清,处理BV2细胞,检测炎症通路相关蛋白表达。

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
C57BL/6小鼠Changzhou Cavens Laboratory Animal Co., Ltd.--
HT22小鼠海马神经元细胞系Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0493A
BV2小鼠小胶质细胞系Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0697
4-溴-1-羟基-2-萘甲酸(E4A)--C11H7BrO3
FD Rapid GolgiStain™试剂盒Saint-BioBA1808
Tissue Tek O.C.T.包埋剂Sakura Finetek4583
抗β3-微管蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc80016
抗p-ErbB4抗体Biossbs-3220R
抗突触素(SYP)抗体BeyotimeAF8091
抗IBA1抗体Biossbs-1363R
抗GFAP抗体BosterBA0056
Alexa Fluor 488偶联的山羊抗小鼠IgGBosterBA1126
Alexa Fluor 594偶联的山羊抗兔IgGBosterBA1142
含DAPI的抗淬灭封片液BeyotimeP0131
荧光显微镜Carl Zeiss AGAxio Imager Z2
SDS-PAGE凝胶ACEF15412MGel
PVDF膜Merck Millipore LtdFFP39
HRP标记的二抗BeyotimeA0192, A0208
增强化学发光检测系统PeiqingJS-M6P
透射电子显微镜HitachiHT7700
BCA蛋白定量试剂盒BOYIBK0001-01
T-SOD检测试剂盒JianchengA001-1-2
GSH检测试剂盒JianchengA006-2-1
GSH-Px检测试剂盒JianchengA005-1-2
MDA检测试剂盒JianchengA003-1-2
酶标仪Bio-TekSynergy H4
ATP检测试剂盒JianchengA095-1-2
抗PSD95抗体ServicebioGB11277-100
抗IBA1抗体ServicebioGB15105-100
抗p-NF-κB抗体ServicebioGB113882-100

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、数量、分组方式、PS-MPs剂量、给药途径、频率、持续时间、E4A剂量、给药途径、频率、持续时间
阅读提示:见Materials and methods - Animals and drug administration
行为学检测
各行为学实验的流程参数(旷场时间、NOR熟悉和测试时间、Y迷宫探索时间间隔、水迷宫训练天数、探查试验时间等)
阅读提示:见Materials and methods - Behavioral assays
突触和线粒体结构分析
Golgi染色试剂盒品牌和货号、切片厚度、分析区域、TEM样本制备方法、切片厚度、成像参数、定量分析方法
阅读提示:见Materials and methods - Golgi staining and analysis 和 Transmission electron microscopy (TEM) analysis
分子表达检测
蛋白提取方法、SDS-PAGE凝胶浓度、转膜条件、封闭液和浓度、一抗稀释比例和来源、二抗稀释比例、ECL检测系统、定量软件
阅读提示:见Materials and methods - Western blot analysis
体外细胞实验
HT22和BV2细胞培养条件、PS-MPs处理浓度和时间、E4A处理浓度和时间、上清收集时间、氧化应激和ATP检测方法
阅读提示:见Materials and methods - Cell processing, C11H7BrO3 treatment of a hippocampal neuron cell damage model induced by PS-MPs, Evaluation of oxidative stress in hippocampal neurons in vitro, Quantification of adenosine triphosphate (ATP) levels in cultured hippocampal neurons