成年牦牛端脑中神经球蛋白和缺氧诱导因子-1α的表达与分布

Expression and distribution of neuroglobin and hypoxia-inducible factor-1α in the adult yak telencephalon.

作者信息Xiaohua Du, James Blackar Mawolo, Xia Liu, Xiaoyu Mi, Qiao Li, Yongqiang Wen
PMID34146386
发布时间2021-09
DOI10.1002/vms3.553

实验完整度

包含IHC、qRT-PCR和Western blot三种方法检测Ngb和Hif-1α表达,但仅使用3只动物,且主要进行表达分析,缺少功能验证或机制验证。

主要模型

成年牦牛端脑组织 小脑皮质、海马、杏仁核、小脑、胼胝体等脑区

重点核对

动物数量:3头3岁成年牦牛 组织分区:小脑皮质、海马、杏仁核、嗅叶、基底节、丘脑、下丘脑、小脑、额叶、胼胝体 qRT-PCR内参基因:β-actin Western blot抗体浓度:Ngb 1:800,Hif-1α 1:500,β-actin 1:3000

摘要

端脑又称大脑,由脑的最大部分构成,约占脑总重量的85%。神经球蛋白(Ngb)是一种存在于外周和中枢神经系统神经元中的蛋白质,似乎赋予一定的耐缺氧能力,而缺氧诱导因子(Hif-1α)是一种二聚体蛋白复合物,在机体对低氧浓度或缺氧的反应中起重要作用。本研究采用免疫组织化学(IHC)、实时荧光定量PCR和Western blot(WB)技术检测了成年牦牛端脑中Ngb和Hif-1α的表达。除下丘脑外,Ngb和Hif-1α在端脑所有组织中均显著表达。小脑皮质、海马、杏仁核、小脑和胼胝体表达最高,但不显著。总体表达显示Ngb表达高于Hif-1α。IHC结果也显示,Ngb和Hif-1α在小脑皮质、海马、杏仁核、小脑和胼胝体的表达高于其他区域。结果表明,Ngb和Hif-1α的表达影响牦牛对高海拔环境的适应机制。Ngb和Hif-1α均参与端脑的氧转运,并具有神经保护功能。需要进一步研究以确认适应机制。

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
Ngb和Hif-1α在成年牦牛端脑中的表达模式及其与高海拔适应机制的关系。
核心机制
Hif-1α可能调节并增加Ngb在端脑中的表达,Ngb参与氧的吸收、利用和转运,并在缺氧时提供神经元保护。
主要证据
IHC、qRT-PCR和Western blot显示Ngb和Hif-1α除下丘脑外显著表达,小脑皮质、海马、杏仁核、小脑和胼胝体表达较高,且Ngb总体表达高于Hif-1α。
研究意义
研究为理解Ngb和Hif-1α表达对成年牦牛高海拔适应机制的影响提供了数据,并建议进一步研究适应机制。

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

动物模型与样本采集

获取成年牦牛端脑不同区域组织,用于后续表达分析。

从甘肃省甘南藏族自治州合作市兴发牦牛藏羊繁育中心购买3头3岁健康成年牦牛,体重550-720kg,在海拔3000m环境下饲养。通过颈静脉注射巴比妥类药物处死,取出全脑,分离小脑皮质、海马、杏仁核、嗅叶、基底节、丘脑、下丘脑、小脑、额叶、胼胝体等组织。

2

mRNA表达检测

检测Ngb和Hif-1α在各脑区组织中的mRNA表达水平。

使用TRIzol试剂提取总RNA,经反转录合成cDNA,采用SYBR Green Pro Taq HS试剂盒在Quant Studio 5仪器上进行qRT-PCR,以β-actin作为内参,使用2−ΔΔCt方法计算相对表达量。

3

蛋白表达检测

检测Ngb和Hif-1α在各脑区组织中的蛋白表达水平。

取冷冻组织称重,加入含PMSF的RIPA裂解液在冰上匀浆,离心收集上清,进行SDS-PAGE电泳,转膜后与一抗(Ngb、Hif-1α、β-actin)孵育,再与HRP标记的二抗孵育,ECL显色,用Image J软件分析信号。

4

组织定位分析

确定Ngb和Hif-1α在端脑各区域的细胞定位。

组织样本用4%多聚甲醛固定,石蜡包埋,切片(厚度4μm),进行HE染色和免疫组织化学染色。使用HRP-DAB底物显色,苏木素复染,阴性对照用PBS替代一抗。

5

统计分析

评估Ngb和Hif-1α表达差异的显著性。

使用SPSS 22.0进行单因素方差分析(ANOVA),并用Duncan多重比较检验,p<0.05表示显著。数据以均值±标准差表示。

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
AG RNAex Pro RNA提取试剂盒Accurate Biotechnology (Hunan) Co. Ltd.--
SYBR Green Pro Taq HS试剂盒Accurate Biotechnology (Hunan) Co. Ltd.--
Evo M-MLV反转录试剂盒Accurate Biotechnology (Hunan) Co. Ltd.--
TRIzol试剂 Accurate Biotechnology--
Quant Studio 5----
兔抗Ngb多克隆抗体Bioss Co. Ltd.bs-1859R
兔抗HIF-1α多克隆抗体Bioss Co. Ltd.bs-0737R
兔抗β-肌动蛋白多克隆抗体Bioss Co. Ltd.bs-0737R
山羊抗兔IgG/HRPBioss Co. Ltd.bs-0295G-HRP
RIPA组织或细胞快速裂解液Bio topped--
PVDF膜(0.22μm)Solarbio Co. Ltd.--
4×蛋白上样缓冲液(DTT)Solarbio Co. Ltd.--
Rainbow 245广谱蛋白markerSolarbio Co. Ltd.11-245KD
ECL超敏发光液Solarbio Co. Ltd.--
ECL蛋白质印迹仪(GE AI600)GEAI600
免疫组织化学染色试剂盒Beijing Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co. Ltd.--
HRP-DAB试剂盒Beijing Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co. Ltd.--
Image J软件----

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
动物与样本采集
动物数量(3头)、年龄(3岁)、体重(550-720kg)、海拔(3000m)、组织区域(包括小脑皮质、海马、杏仁核、嗅叶、基底节、丘脑、下丘脑、小脑、额叶、胼胝体)
阅读提示:参见Methods 2.1 Animals and setting
qRT-PCR
引物序列及退火温度(Ngb: 60.0°C, Hif-1α: 59.8°C, β-actin: 60.2°C)、反应体系(SYBR Green Pro Taq、Rox等)、扩增程序(50°C 2min, 95°C 2min, 40循环)
阅读提示:参见Methods 2.1.3 Total RNA isolation and qRT-PCR 和 Table 1
Western blot
抗体浓度(Ngb 1:800, Hif-1α 1:500, β-actin 1:3000)、二抗浓度(1:4000)、转膜条件(110V, 60min)、封闭条件(5% milk/PBST, 4°C过夜)
阅读提示:参见Methods 2.1.4 Western-blotting
免疫组织化学
一抗孵育条件(37°C, 2h)、二抗孵育条件(37°C, 15min)、抗原修复(0.125%胰蛋白酶30min)、封闭(正常羊血清,室温15min)
阅读提示:参见Methods 2.1.5 Immunohistochemical staining