L型钙通道阻滞剂和P物质在阿尔茨海默病小鼠模型中诱导与β-淀粉样斑块相关的皮层血管生成

L-type calcium channel blockers and substance P induce angiogenesis of cortical vessels associated with beta-amyloid plaques in an Alzheimer mouse model.

作者信息Nina Daschil, Kathrin M Kniewallner, Gerald J Obermair, Birgit Hutter-Paier, Manfred Windisch, Josef Marksteiner, Christian Humpel
PMID25619662
发布时间2015-03
DOI10.1016/j.neurobiolaging.2014.12.027

实验完整度

包含原位杂交、免疫组化、共聚焦显微镜和器官型脑切片培养及半定量分析,但缺乏体内功能验证和机制研究。

主要模型

11月龄APPSL转基因小鼠(C57BL/6背景) 12月龄APP_SweDI小鼠皮层器官型脑切片

重点核对

LTCC亚基mRNA在斑块核心的定位(原位杂交,35S标记寡核苷酸) 血管与斑块关联(胶原IV染色,62%±3%斑块相关) LTCC阻滞剂和SP浓度(10μM,500ng/mL)及处理时间(4周) 血管密度计数方法(6×6网格,×10放大) 统计方法(单因素方差分析,Fisher LSD事后检验)

摘要

众所周知,L型钙通道(LTCCs)在星形胶质细胞中表达。然而,其功能作用仍处于推测阶段,尤其是在病理条件下。我们最近发现,在携带淀粉样前体蛋白伦敦和瑞典突变的11月龄阿尔茨海默病转基因(tg)小鼠中,CaV1.2通道的α1亚基样免疫反应性在β-淀粉样斑块周围的反应性星形胶质细胞中强烈表达。本研究旨在通过使用35S标记寡核苷酸的原位杂交技术,检查β-淀粉样斑块周围所有LTCC亚基的细胞表达。我们的数据显示,在年龄匹配的野生型小鼠海马中,LTCC CaV1.2 α1亚基以及所有辅助β和α2δ亚基(α2δ-4除外)的信使RNA(mRNAs)均有表达。出乎意料的是,位于皮层斑块核心的细胞表达了CaV1.2 α1、β2、β4和α2δ-1的mRNAs,而在斑块晕中未检测到表达。此外,斑块核心的细胞还表达了preprotachykinin-A mRNA,即P物质的前体。通过共聚焦显微镜,我们证明了皮层中胶原蛋白IV染色的脑血管与斑块核心相关,并对P物质具有免疫反应性。在成年阿尔茨海默病小鼠的皮层器官型脑切片中,我们证明LTCC阻滞剂增加血管生成,且P物质可进一步增强该效应。总之,我们的数据表明,与β-淀粉样斑块相关的脑血管表达P物质和LTCC,并可能在血管生成中发挥作用。

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
LTCC亚基和P物质在阿尔茨海默病小鼠模型皮层β-淀粉样斑块周围的表达模式及其在血管生成中的作用
核心机制
LTCC阻滞剂和P物质诱导与β-淀粉样斑块相关血管的血管生成,可能涉及血管周围细胞(如周细胞)上的LTCC和SP信号。
主要证据
原位杂交显示LTCC亚基(CaV1.2α1、β2、β4、α2δ-1)和PPT-A mRNA在斑块核心表达;共聚焦显示SP与αSMA+周细胞共定位;器官型脑切片中LTCC阻滞剂和SP增加血管密度。
研究意义
提示LTCC和SP在AD血管病理和血管生成中发挥作用,可能成为治疗靶点。

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

模型验证

确认转基因小鼠中β-淀粉样斑块的存在和分布,以及与血管的关联。

使用11月龄APPSL和APP_SweDI小鼠,通过Aβ免疫染色、硫黄素S、噻嗪红和刚果红染色识别斑块,并通过胶原IV染色血管。

2

LTCC和PPT-A mRNA定位

确定LTCC亚基和PPT-A mRNA在斑块核心和晕中的表达位置。

使用35S标记寡核苷酸探针进行原位杂交,对皮层斑块核心和晕进行半定量银颗粒计数。

3

免疫组化共定位

验证血管标记物(胶原IV)、周细胞标记物(αSMA)、钙通道(CaV1.2)和P物质在斑块相关血管上的共表达。

通过共聚焦显微镜观察免疫荧光染色,包括三重染色。

4

体外血管生成实验

检测LTCC阻滞剂和SP单独及联合应用对斑块相关血管生成的影响。

培养12月龄APP_SweDI小鼠皮层器官型脑切片,用LTCC阻滞剂和/或SP处理4周,然后免疫染色胶原IV并计数血管密度。

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
[α-35S]dATP----
末端脱氧核苷酸转移酶Roche--
Kodak NTB感光乳剂Kodak--
GFAP抗体MilliporeAB5541
Aβ抗体SigmaA8978
胶原蛋白IV抗体Abcamab6586
α平滑肌肌动蛋白抗体Novus BiologicalsNB300-978
CaV1.2抗体SigmaC1603
P物质抗体Biossbs-0065R
Alexa Fluor二抗Invitrogen-Life tech--
硫黄素SSigma--
噻嗪红Sigma--
Mowiol 4-88Roth--
SP5共聚焦显微镜Leica Microsystems--
尼莫地平Sigma--
尼卡地平Sigma--
硝苯地平Sigma--
伊拉地平Sigma--
P物质醋酸盐SigmaS6883
振动切片机LeicaVT1000A
0.4μm孔膜MilliporeHTTP02500
膜插入物MilliporePICM03050
6孔板Greiner--
MEM/HEPES培养基Gibco--
热灭活马血清Gibco--
Hanks溶液Gibco--
碳酸氢钠Merck--
葡萄糖Merck--
谷氨酰胺Merck--

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
小鼠品系、年龄、转基因突变
阅读提示:Methods 2.1 Animals
原位杂交
探针序列、标记方法、杂交条件、曝光时间
阅读提示:Methods 2.2 In situ hybridization
免疫组化
抗体稀释度、孵育时间、洗涤条件
阅读提示:Methods 2.3 Immunohistochemistry
器官型脑切片培养
振动切片厚度、培养条件、药物浓度、处理时间
阅读提示:Methods 2.4 Organotypic cortex brain slices
血管密度分析
计数网格大小、放大倍数
阅读提示:Methods 2.5 Data analysis and statistics