血小板活化因子通过PKC、胞内钙升高及Synapsin 1动力学和磷酸化调节增强突触囊泡胞吐

Platelet Activating Factor Enhances Synaptic Vesicle Exocytosis Via PKC, Elevated Intracellular Calcium, and Modulation of Synapsin 1 Dynamics and Phosphorylation.

作者信息Jennetta W Hammond, Shao-Ming Lu, Harris A Gelbard
PMID26778968
发布时间2016-01-08
DOI10.3389/fncel.2015.00505

实验完整度

高

包含免疫荧光定位、Syn-pHluorin和FM1-43功能测定、钙成像、Western blot、药理学抑制等多个独立证据层级,并明确功能验证和机制验证。

主要模型

原代海马神经元培养 大鼠胚胎18天

重点核对

原代海马神经元取自胚胎18天大鼠,培养至18-21天 cPAF浓度为1 μM,处理时间2或20分钟 PKC抑制剂肽(PKCi)浓度为10 μM,预处理25分钟 PAFR拮抗剂BN52021浓度为10 μM,预处理30分钟 刺激参数:100脉冲10 Hz或900脉冲10 Hz

摘要

血小板活化因子(PAF)是一种炎症性磷脂信号分子,与突触可塑性、学习和记忆以及神经炎症期间的神经毒性有关。然而,关于PAF对突触易化的生理或病理效应的胞内机制知之甚少。我们在此表明PAF受体定位于突触。利用突触前活动的荧光报告分子,我们表明PAF的非水解类似物(cPAF)通过增加易释放池的大小或释放以及总循环池的胞吐速率来增强单个突触前扣结的突触囊泡释放。cPAF还激活先前沉默的扣结,导致更多终末释放囊泡。其潜在机制涉及突触前扣结内钙升高和蛋白激酶C激活。此外,cPAF增加Synapsin I在位点1和3的磷酸化,并在刺激期间增加Synapsin I从突触前区室的分散,释放突触囊泡以供后续释放。这些发现为PAF无论其细胞来源如何,如何在正常和病理突触活动中调节突触提供了概念框架。

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
PAF是否直接调节突触前神经递质释放及其潜在胞内机制。
核心机制
cPAF通过激活PAFR和PKC,升高突触前钙水平,增加Synapsin I在Ser9和Ser603的磷酸化,促进Synapsin I分散,从而增强突触囊泡胞吐。
主要证据
使用Syn-pHluorin和FM1-43显示cPAF增加胞吐峰值幅度和RRP大小;钙成像显示cPAF升高扣结内钙;Western blot显示cPAF增加Synapsin I磷酸化;PKC和PAFR抑制剂阻断增强效应。
研究意义
研究为PAF在正常及病理突触活动中调节突触提供机制框架,提示PAFR拮抗可能对神经炎症性疾病有疾病改善作用。

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

检测PAFR在突触的定位

确定PAFR是否存在于突触部位。

使用免疫荧光标记PAFR、突触前和突触后标记物,并计算共定位。

2

评估cPAF对突触囊泡胞吐的影响

测试cPAF是否增强突触囊泡释放。

使用Syn-pHluorin荧光报告,比较cPAF或vehicle处理前后对100脉冲刺激的响应。

3

验证cPAF作用的受体和PKC依赖性

测试cPAF增强胞吐是否通过PAFR和PKC。

使用PAFR拮抗剂和PKC抑制剂预处理,观察对cPAF效应的阻断。

4

检测cPAF对静息突触的激活

测试cPAF是否激活先前静息的突触。

在Syn-pHluorin实验中识别静息扣结,并观察cPAF处理后的激活比例。

5

评估cPAF对突触囊泡池大小的影响

测试cPAF是否增加RRP和总循环池的大小。

使用FM1-43染料加载和释放方案测量RRP和总循环池;使用Syn-pHluorin结合bafilomycin测量总循环池大小和胞吐速率。

6

测量cPAF对突触前钙水平的影响

测试cPAF是否升高突触前扣结内钙。

使用Syn-GCaMP2钙指示剂,测量cPAF处理后的荧光变化。

7

检测cPAF对Synapsin I磷酸化和分散的影响

测试cPAF是否增加Synapsin I磷酸化并促进其分散。

使用Synapsin I-GFP观察刺激后分散;Western blot检测Ser9和Ser603磷酸化。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
Neurobasal培养基Life Technologies--
B27添加剂Life Technologies--
GlutaMAX添加剂Life Technologies--
胎牛血清Atlanta Biological--
谷氨酸Sigma--
5-氟脱氧尿苷----
尿苷----
磷酸钙转染试剂盒Clontech--
Triton-XPromega--
正常山羊血清Vector Laboratories--
PAFR抗体Biossbs-1478R
vGlut抗体EMD Millipore5905
PSD95抗体NeuroMAB75-028
vGAT抗体Synaptic Systems131
Gephyrin抗体Synaptic Systems147
Alexa-488, 568, 657偶联二抗Life Technologies--
Prolong Gold含DAPI封片剂Life Technologies--
奥林巴斯BX-51正置显微镜Olympus--
Quioptic Optigrid光学切片硬件Quioptic--
滨松ORCA-ER相机Hamamatsu--
Volocity软件PerkinElmer--
奥林巴斯IX70倒置显微镜Olympus--
CCD相机Q imaging--
CNQXEnzo Life Sciences--
APVTocris--
SIU-102刺激器Warner Instruments--
cPAFSigma or Enzo Life Sciences--
PKCα/β抑制剂肽20-28EMD Millipore--
BN 52021Santa Cruz Biotechnology--
pcDNA3-Syn-pHluorin 4x质粒Addgene37005
巴弗洛霉素EMD Millipore--
FM1-43FX染料Life Technologies--
Advasep-7Biotium--
Synaptophysin-GCaMP2质粒Addgene26124
4通道给药系统ALA Scientific Instruments--
RIPA裂解缓冲液----
蛋白酶抑制剂混合物SigmaP8340
磷酸酶抑制剂混合物EMD MilliporeSetV
SDS-PAGE凝胶----
硝酸纤维素膜----
磷酸化Synapsin Ser9抗体Cell Signaling Technologies2311
磷酸化Synapsin I Ser603抗体Rockland612-401-C95
GAPDH抗体EMD MilliporeCB1001
ECL底物Pierce--

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
细胞培养
原代海马神经元取自胚胎18天大鼠,培养密度、培养基成分、转染时间
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture
药物处理
cPAF浓度1 μM,处理时间2或20分钟;PKCi浓度10 μM,预处理25分钟;BN52021浓度10 μM,预处理30分钟
阅读提示:Materials and Methods: Live Cell Imaging and Field Stimulation, Results
刺激参数
100脉冲10 Hz或900脉冲10 Hz,刺激脉冲宽度和电流强度
阅读提示:Materials and Methods: Live Cell Imaging and Field Stimulation
Syn-pHluorin实验
质粒、转染方法、NH4Cl归一化、静息突触定义阈值
阅读提示:Materials and Methods: Syn-pHluorin
FM1-43实验
FM1-43浓度、加载和卸载刺激参数、背景校正方法
阅读提示:Materials and Methods: Styryl Dye Recycling (FM1-43)
钙成像
cPAF浓度2 μM,成像时间,基线校正方法
阅读提示:Materials and Methods: Calcium Measurements
Western blot
处理时间0、2、20分钟,抗体稀释度,蛋白定量方法
阅读提示:Materials and Methods: Western Blots