ERα信号是雌性新生小鼠缺氧缺血性脑病后TrkB介导的海马神经保护所必需的

ERα Signaling Is Required for TrkB-Mediated Hippocampal Neuroprotection in Female Neonatal Mice after Hypoxic Ischemic Encephalopathy(1,2,3).

作者信息Ulas Cikla, Vishal Chanana, Douglas B Kintner, Eshwar Udho, Jens Eickhoff, Wendy Sun, Stephanie Marquez, Lucia Covert, Arel Otles, Robert A Shapiro, Peter Ferrazzano, Raghu Vemuganti, Jon E Levine, Pelin Cengiz
PMID26839918
期刊eNeuro
发布时间2016-01-28
DOI10.1523/ENEURO.0025-15.2015

实验完整度

高

本研究包含Vannucci HI模型(体内)、体内药物干预(7,8-DHF)、免疫印迹、免疫荧光、qPCR等多层级验证,并利用ERα敲除小鼠进行功能与机制验证。

主要模型

P9 C57BL/6J新生小鼠(Vannucci HI模型) ERα+/+和ERα−/−小鼠 海马组织

重点核对

动物模型:P9 C57BL/6J小鼠,Vannucci HI模型(左侧颈总动脉电凝+10% O2缺氧50分钟) 基因型:ERα+/+和ERα−/−小鼠 药物处理:7,8-DHF(5 mg/kg,腹腔注射),HI后10分钟首次给药,随后每日一次,连续2天 检测时间点:mRNA和蛋白检测在HI后第3天,c-caspase-3检测在HI后第1天 实验分组:HI-vehicle对照和HI+7,8-DHF治疗组,雌雄分别比较

摘要

男性新生儿大脑更容易受围产期窒息导致的缺氧缺血(HI)相关脑损伤的影响。女性新生儿大脑对HI不良后果的相对抵抗力表明,存在性别特异性机制,使女性获得更大的神经保护和/或促进HI后的恢复。我们假设HI在雌性新生小鼠海马中优先诱导雌激素受体α(ERα)表达,且ERα与Src家族激酶(SFK)激活偶联,进而增强TrkB的磷酸化,从而减少细胞凋亡。在P9(C57BL/6J)小鼠上诱导Vannucci's HI模型后,雌性和雄性ERα野生型(ERα+/+)或ERα缺失突变(ERα−/−)小鼠接受载体对照或选择性TrkB激动剂7,8-二羟基黄酮(7,8-DHF)治疗。收集海马,分析HI后ERα和BDNF的mRNA、ERα、p-TrkB、p-src和cleaved caspase 3(c-caspase-3)的蛋白水平。我们的结果表明:(1)HI在雌性新生小鼠海马中差异性地诱导ERα表达,(2)7,8-DHF治疗后,HI后雌性小鼠的src和TrkB磷酸化高于雄性,(3)HI后src和TrkB磷酸化依赖于ERα的存在,(4)TrkB激动剂治疗仅在ERα+/+雌性小鼠海马中降低c-caspase-3。总之,这些观察结果提供证据表明,雌性特异性ERα诱导通过SFK激活赋予TrkB激动剂治疗的神经保护作用,并解释了雌性新生儿HI后功能结局改善的原因。

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
HI后雌性新生小鼠海马中ERα表达是否被优先诱导,且ERα是否通过SFK激活增强TrkB磷酸化并减少细胞凋亡,从而介导性别特异性神经保护。
核心机制
HI诱导雌性海马ERα表达,ERα通过激活Src家族激酶(SFK)增强TrkB磷酸化,促进抗凋亡信号,减少caspase-3介导的细胞死亡。
主要证据
ERα+/+雌性小鼠HI后ERα mRNA和蛋白表达显著高于雄性;7,8-DHF处理后雌性p-TrkB和p-src水平更高;ERα−/−小鼠中此现象消失;7,8-DHF仅在ERα+/+雌性小鼠中降低c-caspase-3。
研究意义
首次揭示海马ERα信号与TrkB信号整合,且在新生雌性中更显著,可能解释HI后脑损伤的性别差异,为新生儿缺氧缺血性脑病提供性别特异性治疗靶点。

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

动物模型建立

建立P9新生小鼠缺氧缺血模型以模拟围产期HI脑损伤,并比较雌雄差异。

采用Vannucci HI模型,对P9 C57BL/6J小鼠电凝左侧颈总动脉后暴露于10% O2/90% N2缺氧50分钟,造成单侧脑损伤。

2

药物干预

评估TrkB激动剂7,8-DHF对HI后海马TrkB信号和凋亡的影响。

HI后10分钟腹腔注射7,8-DHF(5 mg/kg)或PBS对照,随后每日一次连续2天。

3

分子表达检测

测定HI后海马中ERα、BDNF、p-TrkB、p-src及c-caspase-3的表达水平,评估性别差异及ERα依赖性。

收集同侧和对侧海马,通过qPCR检测ERα和BDNF mRNA,通过免疫印迹检测ERα、p-TrkB、p-src、c-caspase-3蛋白水平。

4

免疫荧光分析

可视化并半定量海马中p-TrkB和p-src的表达定位及HI后变化。

脑片进行p-TrkBY515和MAP2或NeuN双标免疫荧光染色,利用共聚焦和荧光显微镜成像,并计算IL/CL比率。

5

功能验证与机制分析

验证ERα在TrkB信号和凋亡调节中的必要性。

比较ERα+/+和ERα−/−小鼠HI后p-TrkB、p-src和c-caspase-3水平,确认ERα缺失的影响。

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
7,8-二羟基黄酮Sigma-Aldrich--
抗磷酸化TrkB (Y705)抗体Signalway Antibody--
抗TrkB抗体EMD Millipore--
抗src抗体Cell Signaling--
抗磷酸化src (Y418)抗体Abcam--
抗cleaved caspase-3 (Asp 175)抗体Cell Signaling--
抗ERα (MC-20)抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗β-actin抗体Developmental Studies Hybridoma Bank--
抗MAP2抗体Sigma-Aldrich--
抗磷酸化TrkB (Y515)抗体Abcam--
抗cleaved caspase-3抗体Abcam--
抗NeuN抗体EMD Millipore--
抗磷酸化src (Y418)抗体Abcam--
Vectashield封片剂(含DAPI)Vector Laboratories--
TaqMan探针Life Technologies--
TaqMan预混液Life Technologies--
Trizol试剂Life Technologies--
Purelink试剂盒Life Technologies--
SuperScript III逆转录酶Life Technologies--
Neurobasal培养基Life Technologies--
B-27补充物Life Technologies--
异氟烷Butler Schein Animal Health Supply--
布比卡因文中未明确说明--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
增强化学发光检测Millipore or Biorad--
Nanodrop分光光度计Thermo Scientific--
Applied Biosystem 7500 qPCR系统Life Technologies--
尼康SMZ-800体视显微镜Nikon--
尼康A1R-Si共聚焦显微镜Nikon--
蔡司荧光显微镜Zeiss--
Image J软件----
SAS软件SAS Institute--

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
P9 C57BL/6J小鼠,Vannucci HI模型(左颈总动脉电凝,10% O2/90% N2缺氧50分钟),温度36°C,麻醉条件
阅读提示:Materials and Methods: Induction of neonatal HI
药物干预
7,8-DHF剂量(5 mg/kg,i.p.),给药时间(HI后10分钟首次,每日一次连续2天),对照(等体积PBS)
阅读提示:Materials and Methods: Drug administration
分子检测
检测时间点:mRNA和蛋白(ERα, TrkB, src)在HI后第3天,c-caspase-3在HI后第1天;样本合并(2个海马合并)
阅读提示:Materials and Methods: Immunoblotting, Quantitative PCR
免疫荧光
切片厚度35μm,抗体浓度,每脑分析3张切片
阅读提示:Materials and Methods: Double-immunofluorescence staining, Quantification of pTrkB immunofluorescence staining
统计设计
ANCOVA分析,调整同侧值,IL/CL比率,显著性水平p<0.05
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analysis