TRPC6介导的ERK1/2激活通过调节Lon蛋白酶-1表达和线粒体动力学增加齿状颗粒细胞对癫痫持续状态的抵抗力

TRPC6-Mediated ERK1/2 Activation Increases Dentate Granule Cell Resistance to Status Epilepticus Via Regulating Lon Protease-1 Expression and Mitochondrial Dynamics.

作者信息Ji-Eun Kim, Hana Park, Seo-Hyeon Choi, Min-Jeong Kong, Tae-Cheon Kang
PMID31683954
期刊Cells
发布时间2019-11
DOI10.3390/cells8111376

实验完整度

研究包含体内动物模型(SD大鼠SE模型)、siRNA敲低和药物处理、蛋白表达检测(Western blot)、形态学分析(免疫荧光、FJB染色)和EEG记录,并进行了功能验证和机制验证,证据层级独立。

主要模型

Sprague-Dawley (SD)大鼠齿状颗粒细胞(DGC) 匹罗卡品诱导的癫痫持续状态(SE)大鼠模型

重点核对

TRPC6 siRNA介导的TRPC6敲低效率约65%(Western blot验证) U0126(ERK1/2抑制剂)浓度25 μM,持续脑室内输注7天 hyperforin(TRPC6激活剂)浓度6 μM SE诱导:氯化锂(127 mg/kg)预处理后24小时,注射匹罗卡品(30 mg/kg) SE后三天灌注固定,进行DGC损伤检测(FJB染色)

摘要

瞬时受体电位通道6(TRPC6)是Ca2+通透的非选择性阳离子通道之一。TRPC6主要在齿状颗粒细胞(DGC)中表达,DGC是对各种有害应激最具抵抗力的神经元群体之一。尽管TRPC6敲低可诱发由癫痫持续状态(一种长时间的癫痫发作活动,SE)引起的DGC大量变性,但TRPC6在DGC应对SE的存活中的作用所涉及的分子机制仍不清楚。在本研究中,贯叶金丝桃素(一种TRPC6激活剂)在生理条件下促进DGC中的线粒体分裂,同时伴随Lon蛋白酶-1(LONP1,一种线粒体蛋白酶)表达和细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)磷酸化的增加,而U0126(一种ERK1/2抑制剂)共处理可消除这些效应。TRPC6敲低则对LONP1表达、ERK1/2活性和线粒体动力学产生相反的影响。此外,TRPC6 siRNA和U0126在SE后诱发了伴随线粒体伸长的DGC大量变性,而与癫痫发作严重程度无关。然而,LONP1 siRNA加剧了SE诱导的DGC死亡,而不影响线粒体长度。这些发现表明,TRPC6-ERK1/2激活可能通过调节LONP1表达以及线粒体动力学来增加DGC对SE的耐受性。因此,TRPC6-ERK1/2-LONP1信号通路将成为针对各种神经系统疾病进行神经保护的一个有趣且重要的治疗靶点。

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
TRPC6在DGC存活中如何通过ERK1/2和LONP1调节线粒体动力学以应对SE?
核心机制
TRPC6通过ERK1/2激活上调LONP1表达并促进线粒体分裂,从而增强DGC对SE的耐受性
主要证据
TRPC6敲低降低ERK1/2磷酸化、LONP1表达并导致线粒体伸长;hyperforin逆转这些效应,且U0126共处理阻断;TRPC6 siRNA和U0126加剧SE诱导的DGC损伤,LONP1 siRNA也加剧损伤但不影响线粒体长度
研究意义
TRPC6-ERK1/2-LONP1信号通路可能成为针对各种神经系统疾病进行神经保护的治疗靶点

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

验证TRPC6在DGC中的表达及其敲低效率

确认TRPC6在齿状回颗粒细胞层和分子层高表达,并验证TRPC6 siRNA能有效降低TRPC6蛋白水平

使用免疫组化检测TRPC6表达,Western blot定量TRPC6蛋白水平

2

评估TRPC6敲低和hyperforin对线粒体长度、LONP1表达和ERK1/2磷酸化的影响

探究TRPC6活性是否调控线粒体动力学和LONP1表达,以及是否通过ERK1/2通路

TRPC6 siRNA或hyperforin处理后,测量DGC线粒体长度,并通过Western blot检测LONP1蛋白、ERK1/2磷酸化水平,免疫荧光共定位检测LONP1与线粒体

3

验证ERK1/2对LONP1表达和线粒体动力学的调控

确定TRPC6下游ERK1/2是否介导LONP1表达和线粒体分裂的调控

使用U0126抑制ERK1/2,观察LONP1表达和线粒体长度变化,并测试U0126是否阻断hyperforin的效果

4

验证LONP1是否反馈影响TRPC6和ERK1/2

检查LONP1是否作为上游调节器影响TRPC6表达和ERK1/2活性

LONP1 siRNA敲低后,检测TRPC6表达、ERK1/2磷酸化和线粒体长度

5

评估信号通路对SE诱导的DGC损伤和癫痫活动的影响

探究TRPC6-ERK1/2-LONP1通路是否影响SE后的DGC死亡,及其与癫痫严重程度的关系

在匹罗卡品诱导的SE模型中,预处理各种siRNA或药物,记录EEG评估癫痫强度,并通过FJB染色计数退化的DGC

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
脑输注套件1Alzet--
渗透泵(1007D)Alzet1007D
DAM 80差分放大器World Precision Instruments--
LabChart Pro v7AD Instruments--
Micro BCA蛋白测定试剂盒Pierce Chemical--
硝酸纤维素转印膜Schleicher and Schuell BioScience Inc.--
ImageQuant LAS4000系统GE Healthcare--
抗ERK1/2抗体BiorbytOrb160960
抗LONP1抗体Proteintech15440-1-AP
抗MTCO1抗体Abcamab14705
抗pERK1/2抗体Biossbs-3330R
抗TRPC6抗体MilliporeAB5574
抗β-肌动蛋白抗体SigmaA5316
正常山羊血清Vector--
异硫氰酸荧光素(FITC)标记二抗Vector--
Cy3标记二抗Vector--
AMCA标记二抗Vector--
生物素化二抗血清Vector--
亲和素-生物素复合物Vector--
Fluoro-Jade BHisto-Chem Inc.--
AxioImage M2显微镜Carl Zeiss Inc--
共聚焦激光扫描显微镜(LSM 710)Carl Zeiss Inc--
AxioVision Rel. 4.8软件----
ZEN lite(蓝版)Carl Zeiss 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
siRNA和药物输注
siRNA序列、给药剂量(U0126 25μM,hyperforin 6μM)、输注方式(脑室内)
阅读提示:Methods 2.2 siRNA and Drug Infusion
SE诱导
LiCl剂量(127 mg/kg)、匹罗卡品剂量(30 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、SE持续时间(2小时)
阅读提示:Methods 2.3 SE Induction and EEG Analysis
组织处理和染色
灌注固定时间、切片厚度(30 μm)、FJB染色步骤
阅读提示:Methods 2.4 Tissue Processing 和 2.6 Immunohistochemistry and Fluoro-Jade B Staining
Western blot
抗体稀释度(如TRPC6 1:1000, LONP1 1:1000, pERK1/2 1:1000)、蛋白上样量、内参(β-actin)
阅读提示:Methods 2.5 Western Blot 和 Table 1
线粒体长度测量
测量软件、放大倍数(63x或100x)、每个样本的线粒体数量
阅读提示:Methods 2.7 Cell Count and Measurement of Mitochondrial Length