Mitofusin-2通过Yap-Hippo通路调节炎症介导的小鼠神经母细胞瘤N2a细胞功能障碍和内质网应激

Mitofusin-2 regulates inflammation-mediated mouse neuroblastoma N2a cells dysfunction and endoplasmic reticulum stress via the Yap-Hippo pathway.

作者信息Shu Hou, Lili Wang, Guoping Zhang
PMID31134519
发布时间2019-09
DOI10.1007/s12576-019-00685-6

实验完整度

体外细胞实验为主,包含细胞活力、凋亡、ER应激、氧化应激和钙平衡等功能验证,但缺乏动物模型和体内验证。

主要模型

小鼠神经母细胞瘤N2a细胞

重点核对

TNFα处理浓度和时间:10 ng/ml,24小时 Mfn2过表达和Yap敲低的效率验证:western blotting 细胞活力检测:MTT法 凋亡检测:TUNEL染色和caspase-3活性

摘要

内质网(ER)应激参与炎症诱导的神经毒性。线粒体融合蛋白2(Mfn2)是GTPase蛋白家族的成员,位于ER膜上,已知可调节ER应激。然而,Mfn2在炎症诱导的神经元功能障碍中的潜在作用和潜在机制尚不清楚。在我们的研究中,我们探讨了Mfn2通过抑制ER应激来减轻炎症介导的神经元功能障碍的可能性。我们的数据表明,Mfn2过表达显著改善了肿瘤坏死因子α(TNFα)诱导的ER应激,如ER应激蛋白PERK、GRP78和CHOP的下调所示。Mfn2过表达还阻止了TNFα介导的caspase-3、caspase-12和裂解的聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)的激活。在体外,Mfn2还改善了TNFα处理的小鼠神经母细胞瘤N2a细胞中的细胞抗氧化功能障碍和活性氧过量产生。同样,钙稳态紊乱(由钙相关蛋白水平紊乱和钙超载指示)被Mfn2纠正,如store-operated钙内流(SERCA)表达增加、肌醇三磷酸受体(IP3R)水平降低以及TNFα处理的N2a细胞中钙含量正常化所示。发现Mfn2过表达可升高Yes相关蛋白(Yap)表达;Yap敲低消除了Mfn2对ER应激、氧化应激、钙平衡、神经死亡和炎症损伤的调节作用。这些结果使我们得出结论,Mfn2–Yap信号通路的重新激活减轻了TNFα诱导的ER应激和小鼠神经母细胞瘤N2a细胞功能障碍。我们的研究结果提供了对Mfn2–Yap–ER应激在神经炎症中调节作用的更好理解,并表明Mfn2–Yap轴可能是治疗神经退行性疾病的研究焦点。关键词:Yap,Mfn2,ER应激,神经炎症,小鼠神经母细胞瘤N2a细胞功能障碍

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
Mfn2在炎症诱导的神经元功能障碍中是否通过抑制内质网应激发挥作用,且其机制是否依赖于Yap-Hippo通路?
核心机制
Mfn2通过上调Yap表达,激活Yap-Hippo通路,从而抑制TNFα诱导的内质网应激、氧化应激和钙失衡,最终减轻神经元凋亡和炎症损伤。
主要证据
体外TNFα处理N2a细胞诱导下调Mfn2和Yap;Mfn2过表达降低ER应激蛋白PERK、GRP78、CHOP和caspase-12活性,抑制凋亡,改善氧化应激和钙平衡;Yap敲低逆转Mfn2的保护作用。
研究意义
揭示Mfn2-Yap轴在神经炎症中的调节作用,为神经退行性疾病(如亨廷顿病)的治疗提供潜在靶点。

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

建立TNFα诱导的炎症损伤模型

模拟神经炎症环境,观察N2a细胞活力及Mfn2和Yap表达变化。

用10 ng/ml TNFα处理N2a细胞24小时,MTT法检测细胞活力,western blotting和免疫荧光检测Mfn2和Yap表达。

2

验证Mfn2过表达对Yap表达和细胞存活的影响

探究Mfn2是否作为Yap的上游调控因子,并观察其对TNFα损伤的保护作用。

用腺病毒Ad-Mfn2感染N2a细胞过表达Mfn2,western blotting检测Mfn2和Yap表达,MTT检测细胞活力,ELISA和免疫荧光检测caspase-3活性。

3

Yap敲低对Mfn2保护作用的影响

验证Yap是否是Mfn2发挥保护作用所必需的下游效应分子。

将siRNA-Yap转染至Mfn2过表达的N2a细胞,MTT检测细胞活力,TUNEL染色检测凋亡,western blotting检测cleaved caspase-3和PARP。

4

检测Mfn2-Yap对ER应激和凋亡的影响

评估Mfn2-Yap通路对TNFα诱导的ER应激和凋亡的调节作用。

western blotting检测ER应激蛋白PERK、CHOP、GRP78,免疫荧光和ELISA检测caspase-12活性。

5

检测Mfn2-Yap对氧化应激和钙平衡的影响

探讨Mfn2-Yap通路是否通过调节氧化应激和钙稳态来保护N2a细胞。

western blotting检测钙相关蛋白IP3R和SERCA,免疫荧光检测钙含量和ROS产生,ELISA检测抗氧化剂SOD、GSH和GPX水平。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
MTT四唑化合物Sigma-Aldrich--
TUNEL试剂盒Roche--
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC0016
Caspase-3活性检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC1115
Caspase-12活性检测试剂盒Abcamab65664
Lipofectamine 2000Invitrogen--
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒Yeasen Biotech20201ES76
Bcl2抗体Cell Signaling Technology3498
Bax抗体Cell Signaling Technology2772
pro-caspase3抗体Abcam13847
cleaved caspase3抗体Abcamab49822
cyt-c抗体Abcamab90529
Tom20抗体Abcamab186735
JNK抗体Cell Signaling Technology4672
p-JNK抗体Cell Signaling Technology9251
Mst1抗体Cell Signaling Technology3682
二抗Bioss--
增强化学发光液BiomigaECL808-25
DAPI----
二氢乙锭----
SPSSIBM--

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
细胞培养与处理
细胞系:小鼠神经母细胞瘤N2a细胞;培养基:高糖DMEM+10% FBS;TNFα处理浓度和时间:10 ng/ml,24小时
阅读提示:Materials and methods: 'Cell culture and treatments'
转染
siRNA和腺病毒的使用;Lipofectamine 2000进行siRNA转染;转染后收获时间:48小时;过表达和敲低效率需通过western blotting验证
阅读提示:Materials and methods: 'Transfection'
细胞活性检测
MTT浓度:2 mg/ml;孵育时间:4小时;检测波长:490 nm
阅读提示:Materials and methods: 'Cell viability and TUNEL staining'
凋亡检测
TUNEL染色步骤:固定、切片、染色;凋亡指数计算:凋亡细胞数/总细胞数
阅读提示:Materials and methods: 'Cell viability and TUNEL staining'
Western blotting
蛋白质提取:RIPA;蛋白上样量:30 μg/泳道;抗体稀释比例和孵育条件:各抗体1:1000,4°C过夜
阅读提示:Materials and methods: 'Western blotting'