GABAA受体α2亚基激活腹侧被盖区神经元TLR4信号,调控酒精和尼古丁滥用

The GABAA Receptor α2 Subunit Activates a Neuronal TLR4 Signal in the Ventral Tegmental Area that Regulates Alcohol and Nicotine Abuse.

作者信息Irina Balan, Kaitlin T Warnock, Adam Puche, Marjorie C Gondre-Lewis, Harry June, Laure Aurelian
PMID29690521
期刊Brain Sci
发布时间2018-04-21
DOI10.3390/brainsci8040072

实验完整度

包括体外细胞实验(α2转染、siRNA敲低、共免疫沉淀)和体内动物模型(P大鼠VTA微注射)等多层级验证,并包含功能行为学检测(狂饮和尼古丁致敏)。

主要模型

P大鼠(酒精偏好大鼠) N2a小鼠神经母细胞瘤细胞 SK-N-SH人神经母细胞瘤细胞

重点核对

P大鼠和NP大鼠的VTA中TLR4、α2、TH、CRF蛋白水平及共表达百分比 α2转染N2a细胞后pCREB核转位及其被pHSVsiTLR4抑制 α2与TLR4的共免疫沉淀及细胞表面共定位 VTA微注射pHSVsiTLR4或pHSVsiLA2对狂饮酒精摄入(DIDMSA)和尼古丁致敏的影响

摘要

酒精中毒始于过量饮酒发作,即狂饮,这是一种过量饮酒形式(NIAAA Newsletter, 2004),与冲动性和焦虑相关(Ducci et al., 2007; Edenberg et al., 2004),并可预测吸烟状态。未接触酒精的受试者启动狂饮的倾向受神经免疫信号控制,其中包括先天激活的神经元Toll样受体4(TLR4)信号。该信号还调节认知冲动性,这是一种决定药物滥用启动的可遗传性状。然而,信号激活的机制、其在奖赏回路(即腹侧被盖区(VTA))内多巴胺能(TH+)神经元中的功能及其对尼古丁共滥用的贡献仍知之甚少。我们报道γ-氨基丁酸A受体(GABAAR)α2亚基激活神经元中的TLR4信号,最终导致环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)(而非NF-kB转录因子)的激活(磷酸化/核转位)以及促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)和酪氨酸羟化酶(TH)的上调。该信号通过α2/TLR4相互作用激活,如共免疫沉淀所证明,并且存在于未用药的酒精偏好P大鼠的VTA中。向VTA输注重视性单纯疱疹病毒(HSV)载体,携带α2(pHSVsiLA2)或TLR4(pHSVsiTLR4)而非乱序(pHSVsiNC)siRNA的载体,抑制信号激活以及狂饮酒精摄入和尼古丁致敏,提示α2激活的TLR4信号有助于调节酒精和尼古丁滥用。

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
GABAA受体α2亚基是否以及如何激活神经元TLR4信号,并调节酒精和尼古丁滥用?
核心机制
α2通过蛋白互作激活神经元TLR4信号,进而激活PKA/CREB通路(而非NF-kB),上调CRF和TH表达。
主要证据
体外N2a细胞中α2转染增加pCREB和CRF/TH表达,且被TLR4 siRNA抑制;免疫沉淀证实α2-TLR4结合;P大鼠VTA中α2/TLR4共表达,且输注siRNA抑制狂饮饮酒和尼古丁致敏。
研究意义
α2激活的TLR4信号可能作为先天机制调节酒精和尼古丁滥用,为共滥用提供潜在治疗靶点。

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

VTA中TLR4、α2、TH、CRF表达及共定位分析

比较P和NP大鼠VTA中TLR4、α2、TH、CRF的基础表达水平及细胞共定位情况。

取未接触药物的P和NP大鼠VTA微打孔组织,进行免疫印迹检测TLR4、α2、TH、CRF表达;VTA切片进行TLR4/TH、TLR4/α2、α2/TH双重免疫荧光染色,计数共表达细胞比例。

2

α2激活神经元TLR4信号的体外验证

验证α2能否激活TLR4信号以及信号是否特异于CREB而非NF-kB。

N2a细胞用LPS处理或α2质粒转染,检测pCREB和NF-kB p65表达及核转位;用pHSVsiTLR4或pHSVsiNC处理观察对pCREB核转位的影响;通过免疫共沉淀和细胞表面染色检测α2与TLR4的结合。

3

α2-TLR4信号对CRF和TH表达的调控

研究α2激活的TLR4信号是否通过CREB调控CRF和TH表达。

N2a细胞转染α2质粒,并联合pHSVsiTLR4或pHSVsiNC,检测CRF和TLR4水平;SK-N-SH细胞转染TLR4质粒并用PKA抑制剂H89处理,检测pPKA、pCREB和TH水平。

4

VTA中pCREB核转位及α2/TLR4信号的功能验证

确认P大鼠VTA中α2/TLR4信号是否激活CREB,并验证信号对狂饮饮酒和尼古丁致敏的作用。

免疫荧光检测P大鼠VTA切片中pCREB与TH或TLR4的共定位;P大鼠VTA微注射pHSVsiTLR4、pHSVsiLA2或pHSVsiNC,进行DIDMSA狂饮实验和尼古丁致敏实验。

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
抗GAPDH单克隆抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47724
抗TLR4单克隆抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293072
抗CRF多克隆抗体Bioss Antibodiesbs-0246R
抗TH单克隆抗体EMD MilliporeMAB318
抗磷酸化CREB(Ser133)单克隆抗体Cell Signaling Technology9198
抗磷酸化PKA(Thr197)多克隆抗体Cell Signaling Technology4781
抗NF-kB p65单克隆抗体Abcamab32536
抗β-肌动蛋白单克隆抗体Proteintech Group66009-1-Ig
Alexa Fluor 488山羊抗兔IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11034
Alexa Fluor 546山羊抗小鼠IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11030
Alexa Fluor 546山羊抗兔IgG(H+L)Thermo Fisher ScientificA11035
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgGCell Signaling Technology7074
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgGBio-Rad170-6516
GABAA α2多克隆抗体W. Sieghart, Center for Brain Research, Medical University of ViennaGABAA Receptor alpha 2
SK-N-SH细胞American Type Culture Collection--
N2a细胞American Type Culture Collection--
RAW264.7细胞American Type Culture Collection--
RINm5F细胞American Type Culture Collection--
RPMI-1640培养基含2 mM L-谷氨酰胺Gibco--
胎牛血清Gemini--
青霉素/链霉素Gibco--
杜氏改良Eagle培养基Gibco--
TLR4FLAG质粒Addgene42646
GABRA2phGFP质粒Addgene49169
FuGENE 6转染试剂PromegaE2693
H89Cell Signaling Technology9844
脂多糖Sigma-AldrichL3024
多聚赖氨酸Sigma--
Retrievagen A抗原修复液BD Biosciences550524
O.C.T.包埋剂----
CM3050冰冻切片机Leica--
奥林巴斯Fluoview FV5000共聚焦显微镜Olympus--
RIPA裂解液----
NP-40Sigma--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Sigma--
CelLytic MT裂解液Sigma AldrichC3228
BCA试剂Thermo Fisher Scientific1859078
封闭剂(Blotting-Grade Blocker)Bio-Rad1706404
Plus-ECL化学发光试剂盒Perkin ElmerNEL105001EA
Bio-Rad GS-700成像光密度计Bio-Rad--
Pierce免疫沉淀裂解液Thermo Fisher Scientific87787
正常小鼠IgGEMD MilliporeNI03
正常兔IgGCell Signaling Technology2729
蛋白A/G Plus琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnologysc-2003
Pierce蛋白A/G IgG结合缓冲液Thermo Fisher Scientific54200
siPORT胺转染试剂Thermo Fisher ScientificAM4502
Picospritzer II气动压力注射器Science Products GmbH--
Coulbourn Instruments操作性条件反射箱Coulbourn Instruments, Inc.--
Coulbourn Graphic State "3"操作软件Coulbourn Instruments--
GL-5分析仪Analox Instruments--
酒精试剂缓冲液Analox Instruments--
醇氧化酶Analox Instruments--

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
免疫印迹分析
P和NP大鼠的VTA微打孔组织,蛋白提取,抗体孵育和光密度定量
阅读提示:Methods 2.5节;Figure 1图注
免疫荧光共定位
VTA切片制备,双重免疫荧光染色,共聚焦显微镜Z轴成像,共表达细胞计数
阅读提示:Methods 2.4节;Figure 1图注
体外细胞实验
N2a细胞培养和α2转染,LPS处理,pCREB和NF-kB检测,pHSVsiTLR4处理
阅读提示:Methods 2.3和2.4节;Figure 2图注
共免疫沉淀
α2转染N2a细胞,DSP交联,IP和IB条件
阅读提示:Methods 2.6节;Figure 2C图注
立体定位注射和行为学实验
P大鼠VTA微注射pHSVsiTLR4或pHSVsiLA2,DIDMSA狂饮和尼古丁致敏
阅读提示:Methods 2.9-2.11节;Figure 5和7图注