CNTN1通过促进小胶质细胞与星形胶质细胞之间的串扰,加剧雄性小鼠的神经炎症并引发认知缺陷。

CNTN1 Aggravates Neuroinflammation and Triggers Cognitive Deficits in Male Mice by Boosting Crosstalk between Microglia and Astrocytes.

作者信息Song-Ji Li, Min-Hui Ma, Jun-Mei Li, Xiao-Yu Lu, Cheng-Biao Lu, Shi-Fen Zhou, Lin-Xuan Zhang, Meng-Qing Li, Tong-Ze Shao, Su-Ping Bai, Xiao-Xin Yan, Fang Li, Chang-Qi Li
PMID37196127
期刊Aging Dis
发布时间2023-10-01
DOI10.14336/AD.2023.0228

实验完整度

高

包含人脑样本免疫组化、小鼠海马AAV过表达行为学、分子生物学、电生理及药物干预等多个独立验证层级。

主要模型

AD患者死后脑组织 雄性C57BL/6J小鼠海马AAV-CNTN1过表达模型

重点核对

AAV2/9-hSyn-CNTN1-CW3SL病毒滴度1.0×10^13 vg/mL,双侧海马注射500 nL 行为学测试:NORT、NPRT、SRT 电生理记录:Schaffer侧支-CA1突触LTP 米诺环素50 mg/kg腹腔注射4天

摘要

近年来,关于胶质细胞介导的神经炎症(其导致阿尔茨海默病(AD)中的认知缺陷)的知识大量涌现。Contactin 1(CNTN1)是细胞粘附分子和免疫球蛋白超基因家族的成员,主要参与轴突生长调节,并且也是炎症相关疾病的关键参与者。然而,CNTN1是否在炎症相关的认知缺陷中发挥作用,以及这一过程是如何触发和协调的,仍有待充分阐明。在本研究中,我们检测了AD患者的死后大脑。与非AD大脑相比,CNTN1免疫反应性显著增加,尤其是在CA3亚区。此外,通过应用基于腺相关病毒的方法,通过立体定向注射在小鼠中直接过表达CNTN1,我们证明了海马CNTN1过表达触发了认知缺陷,这些缺陷通过新物体识别、新位置识别和社会认知测试检测到。这些认知缺陷背后的机制可能归因于海马小胶质细胞和星形胶质细胞的激活,这导致了兴奋性氨基酸转运体(EAAT)1/EAAT2的异常表达。这导致了长时程增强(LTP)损伤,而这种损伤可被米诺环素(一种抗生素,也是最著名的小胶质细胞激活抑制剂)逆转。总的来说,我们的结果确定了Cntn1是通过海马中的功能作用调节认知缺陷的易感因素。该因素与小胶质细胞激活相关,并触发星形胶质细胞激活,伴有异常的EAAT1/EAAT2表达和LTP损伤。总体而言,这些发现可能显著增进我们对神经炎症相关认知缺陷风险背后的病理生理机制的理解。

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
CNTN1是否在神经炎症相关的认知缺陷中发挥作用,其机制是什么?
核心机制
海马CNTN1过表达激活小胶质细胞,进而激活星形胶质细胞,导致EAAT1/EAAT2异常表达,引起谷氨酸信号过度激活(NR2B上调),最终损害海马LTP,导致认知缺陷。
主要证据
人AD脑组织中CNTN1表达增加;小鼠海马CNTN1过表达导致认知行为缺陷、小胶质细胞和星形胶质细胞活化、EAAT1/EAAT2表达异常、LTP损伤;米诺环素抑制小胶质细胞后可逆转这些表型。
研究意义
CNTN1可能成为治疗神经炎症相关认知缺陷的新靶点。

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

人脑样本中CNTN1表达检测

评估AD患者海马中CNTN1表达是否增加

对8例AD和8例非AD死后脑组织海马切片进行CNTN1免疫组化染色,比较CNTN1阳性神经元数量和积分光密度。

2

小鼠海马CNTN1过表达模型建立

建立海马CNTN1过表达的小鼠模型,用于评估其对认知的影响

通过双侧立体定向注射AAV2/9-hSyn-CNTN1-CW3SL病毒至成年雄性C57BL6/J小鼠海马,实现CNTN1过表达,对照组注射AAV-Control。

3

行为学测试评估认知功能

评估海马CNTN1过表达是否引起认知缺陷

对AAV-CNTN1、AAV-Control和对照组小鼠进行旷场实验、新物体识别测试、新位置识别测试和社会识别测试。

4

胶质细胞激活检测

评估CNTN1过表达是否引起小胶质细胞和星形胶质细胞激活

通过免疫组化检测Iba1(小胶质细胞标记)和NeuN(神经元标记),通过qPCR检测CD11b、CD68、IL1α、IL6、CCL2等炎症因子,通过Western blot检测Vimentin、GFAP等星形胶质细胞标记。

5

突触可塑性评估

评估CNTN1过表达对海马LTP的影响

制备海马脑片,在Schaffer侧支-海马CA1突触记录场兴奋性突触后电位(fEPSP),给予高频刺激(HFS)诱导LTP,比较各组LTP幅度。

6

药物干预验证

验证小胶质细胞激活在CNTN1过表达引起的认知缺陷和LTP损伤中的作用

对AAV-CNTN1小鼠腹腔注射米诺环素或生理盐水,重复了行为学、免疫组化、Western blot和电生理记录。

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
兔抗CNTN1抗体Signalway Antibody Co43782
生物素化山羊抗兔Jackson Immuno-Research--
VECTASTAIN ABC Elite试剂盒Vector laboratories--
DAB显色液----
中性树胶Sinopharm--
山羊抗Iba1抗体Abcamab5076
小鼠抗NeuN抗体MilliporeMAB377
兔抗山羊抗体ProteintechSA00004-4
CNTN1抗体Signalway Antibody Co43782
Vimentin抗体Abcamab92547
GFAP抗体Boster BioBM0055
NR2A抗体Boster BioPA1058-1
NR2B抗体Proteintech21,920-1-AP
GluR1抗体Biossbs-10042R
GluR2抗体Boster BioBM5334
PSD95抗体Proteintech20,665-1-AP
Synaptophysin抗体Proteintech17,785-1-AP
EAAT1抗体Abcamab181036
EAAT2抗体Abcamab205248
GAPDH抗体Proteintech60,004-1-Ig
山羊抗兔HRP二抗Jackson Immuno-Research111-035-003
山羊抗小鼠HRP二抗Jackson Immuno-Research115-035-003
Trizol试剂Invitrogen--
HiFiScript cDNA合成试剂盒CWBIO Biotech--
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech--
CFX-96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
pAAV2/9-hSyn-CNTN1-CW3SL病毒Obio Technology1.0×10^13
pAAV-hSyn-MCS-3FLAG-CW3SL病毒Obio Technology3.6×10^12
Nanoject III微注射泵Drummond--
Leica VT1200S振动切片机Leica--
冷冻切片机CM1850Leica--
米诺环素Med Chem Express--
Zeiss显微镜Carl Zeiss--
Image-Pro Plus软件Media Cybernetics--
Fiji软件National Institutes of Health--
GraphPad Prism 8.02软件GraphPad 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
人脑样本CNTN1免疫组化
样本量、性别、年龄、Braak分期、一抗稀释度、二抗和显色系统
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry of postmortem brain samples; Table 2
海马CNTN1过表达
病毒构建、血清型、启动子、滴度、注射位点、注射体积、注射速率、恢复时间
阅读提示:Materials and Methods: Stereotaxic viral injection
行为学测试
旷场实验测试时间、NORT/NPRT训练和测试时间间隔、SRT测试阶段、辨别指数计算、清洗条件
阅读提示:Materials and Methods: Open-field test, Novel object recognition test, Novel place recognition test, Social recognition test
小胶质细胞和星形胶质细胞激活评估
Iba1、CD11b、CD68、IL1α、IL6、CCL2、vimentin、GFAP表达分析的样本量和重复数、抗体稀释度、定量方法
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry, Quantitative real-time polymerase chain reaction, Western blot analysis; Figure legends of Fig.3
电生理记录
脑片厚度、灌流液成分和温度、刺激电极和记录电极位置、刺激强度、HFS参数、基线稳定性、记录时长
阅读提示:Materials and Methods: Preparation of brain slices, Electrophysiological recording
米诺环素干预
剂量、给药途径、给药频率、持续时间、对照组
阅读提示:Materials and Methods: Minocycline administration