小鼠室旁核神经元中胆囊收缩素-1和-2受体的功能代偿

Functional compensation between cholecystokinin-1 and -2 receptors in murine paraventricular nucleus neurons.

作者信息Shahid Mohammad, Tomoya Ozaki, Kouhei Takeuchi, Katsuya Unno, Kurumi Yamoto, Eri Morioka, Soichi Takiguchi, Masayuki Ikeda
PMID23038256
发布时间2012-11-16
DOI10.1074/jbc.M112.416214

实验完整度

包含体外脑片钙成像、受体基因表达检测(RT-PCR、免疫荧光、Western blot)及体内行为学验证等多个独立证据层级,并明确进行了功能验证与机制分析。

主要模型

野生型小鼠急性下丘脑脑片(PVN PaPo) CCK1R−/−小鼠急性下丘脑脑片(PVN PaPo) 野生型和CCK1R−/−小鼠(行为学实验)

重点核对

CCK-8s浓度(10 nM、100 nM)及EC50(野生型15.2 nM,CCK1R−/− 48.7 nM) CCK受体拮抗剂LGM(10 μM)和CI-988(1 μM)的使用 CCK1R mRNA在PaPo中的相对表达量(前部PVN的3.7倍,内侧PVN的1.6倍) CCK2R蛋白水平在CCK1R−/− PVN中为野生型的2.4倍 行为实验中LGM和CI-988的给药剂量(2 mg/kg)

摘要

胆囊收缩素(CCK)及其受体亚型CCK-1和CCK-2具有多种稳态功能。CCK-1和CCK-2受体共享磷脂酰肌醇信号通路,但对其可能的功能偶联知之甚少。我们关注控制饱腹感和其他自主神经功能的室旁核(PVN)小细胞神经元中CCK介导的Ca2+信号。小鼠下丘脑脑片分析表明,一般性CCK受体激动剂CCK-8s(10 nM)在PVN后亚区(PaPo)最显著地触发Ca2+瞬变。这种10 nM CCK-8s诱导的反应在CCK-1受体敲除(CCK1R−/−)脑片中缺失,表明该反应由CCK-1受体介导。浓度高于30 nM的CCK-8s在野生型和CCK1R−/−脑片中类似地触发Ca2+升高。CCK1R−/−脑片中CCK-8s(100 nM)诱导的大Ca2+反应被CCK-2受体拮抗剂(CI-988)阻断,而野生型脑片中的反应需要CI-988和氯谷胺(CCK-1受体拮抗剂)的混合物才能完全拮抗。因此,CCK-1和-2受体可能在单个PaPo神经元中协同作用,CCK-1受体的缺失可能促进CCK-2受体信号传导。这一假设得到了实时RT-PCR、免疫荧光双标记和Western blotting结果的支持,表明CCK1R−/−小鼠PaPo神经元中CCK-2受体过表达。此外,行为研究表明,腹腔注射氯谷胺可上调野生型小鼠的食物获取,但CCK1R−/−小鼠无此效应,而CI-988注射可上调CCK1R−/−小鼠的食物获取,但野生型小鼠无此效应。CCK1R−/−小鼠中通过CCK-2受体的代偿性CCK信号传导揭示了目前有争议的饱腹感控制机制。

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
CCK-1和CCK-2受体在室旁核神经元中是否存在功能偶联或代偿关系?
核心机制
CCK-1受体缺失导致CCK-2受体表达上调及信号增强,从而在单个PaPo神经元中介导代偿性CCK信号。
主要证据
CCK1R−/−小鼠PaPo细胞中CCK-8s(100 nM)诱导的Ca2+反应被CCK2R拮抗剂CI-988阻断;实时RT-PCR和Western blot显示CCK2R mRNA和蛋白水平上调;行为学显示CI-988(2 mg/kg)可增加CCK1R−/−小鼠的食物获取。
研究意义
CCK-1和-2受体之间的功能代偿有助于解释CCK介导的饱腹感控制机制中的争议,为理解饱腹感调控提供了新视角。

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

CCK1R基因表达定位

确定CCK1R在PVN中的空间分布特征

使用CCK1R+/−小鼠的脑切片进行X-gal染色和β-半乳糖苷酶免疫染色,计数PVN各亚区(前、中、后)的阳性细胞数量。

2

CCK-8s诱导的Ca2+成像

验证CCK-1受体介导的Ca2+反应是否集中在PVN后部,并区分CCK1R与CCK2R的作用

在急性分离的脑片上用fura-2-AM染色,记录CCK-8s(10 nM和100 nM)在TTX存在下的Ca2+信号,比较野生型和CCK1R−/−小鼠的反应,并使用LGM和CI-988进行药理学阻断。

3

CCK受体表达水平检测

验证CCK1R缺失是否导致CCK2R表达上调

从PVN亚区和NTS等区域取组织,进行实时RT-PCR检测CCK1R和CCK2R mRNA,并用Western blotting检测CCK2R蛋白水平,同时用免疫荧光双标记观察共表达。

4

行为学验证

验证CCK受体拮抗剂对食物获取行为的影响,并检测基因型间的差异

单独饲养野生型和CCK1R−/−小鼠,监测夜间食物获取次数。在黑暗开始时腹腔注射LGM或CI-988(2 mg/kg),比较注射后12小时内的食物获取次数。

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
X-gal染色试剂盒InvitrogenK1465-01
抗β-半乳糖苷酶抗体Sigma--
Cy3偶联驴抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch Laboratories--
DAPIDojindo Laboratories--
抗CCK1R抗体Santa Cruz Biotechnologysc-16172
抗CCK2R抗体(胃泌素受体多克隆抗体)Biossbs-1777R
fura-2-AMDojindo Laboratories--
CCK-8sSigma--
氯谷胺LKT Laboratories Inc.--
毒胡萝卜素Sigma--
CCK-4Peptide Institute--
CI-988Tocris--
谷氨酸Wako Pure Chemical Industries--
RNeasy试剂盒Qiagen--
QuantiTect逆转录试剂盒Qiagen--
Rotor Gene 3000A系统Corbett Research--
Rotor-Gene SYBR GreenCorbett Research--
Mini-PROTEAN TGX凝胶Bio-Rad--
抗CCK2R抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnology--
HRP偶联驴抗兔IgGJackson--
Immun-Star Western C试剂盒Bio-Rad--
触摸传感器(PS-306)Elekit--
数字I/O卡(PIO-16/16L)Contec Inc.--

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
钙成像
CCK-8s浓度、拮抗剂(LGM、CI-988)浓度、TTX浓度、脑片厚度、细胞类型(PaPo)、重复数
阅读提示:Methods中的Ca2+ imaging部分及Figure 2、3、4、5的图注
实时RT-PCR
小鼠年龄、脑区取样(PVN亚区、NTS等)、引物序列、PCR循环条件、RNA提取量
阅读提示:Methods中的Real-time RT-PCR部分及Figure 6的图注
Western blotting
蛋白提取方法、一抗稀释度、二抗稀释度、曝光系统、定量方法
阅读提示:Methods中的Western blotting部分及Figure 7B的图注
行为学
小鼠年龄、性别、注射时间、LGM和CI-988剂量(2 mg/kg)、食物获取检测系统、统计方法
阅读提示:Methods中的Behavioral Analysis部分及Figure 8的图注