YAP通过调控CDK6信号防止星形胶质细胞过早衰老及阿尔茨海默病的认知衰退

YAP prevents premature senescence of astrocytes and cognitive decline of Alzheimer's disease through regulating CDK6 signaling.

作者信息Xingxing Xu, Xiya Shen, Jiaojiao Wang, Wenjin Feng, Mianxian Wang, Xuemeng Miao, Qian Wu, Lihao Wu, Xiaoning Wang, Yimin Ma, Shuang Wu, Xiaomei Bao, Wei Wang, Ying Wang, Zhihui Huang
PMID34415667
发布时间2021-09
DOI10.1111/acel.13465

实验完整度

高

包含细胞实验(原代星形胶质细胞衰老模型)、动物模型(YAP条件敲除小鼠、AD模型小鼠)、机制验证(CDK6过表达/抑制)和行为学测试。

主要模型

原代星形胶质细胞(小鼠) YAP条件敲除小鼠(YAPGFAP-CKO) AD模型小鼠(APP/PS1) 衰老小鼠(18-24月龄)

重点核对

YAP在衰老星形胶质细胞中的表达和磷酸化状态 YAP敲除对星形胶质细胞衰老的影响(SA-β-gal、增殖、衰老标志物) YAP-CD06信号通路在衰老中的作用 XMU-MP-1处理对星形胶质细胞衰老和认知功能的影响 CDK6过表达对YAP敲除诱导衰老的挽救效果

摘要

随着衰老,衰老星形胶质细胞积累并导致脑功能障碍和阿尔茨海默病(AD)等疾病,然而衰老过程中星形胶质细胞衰老的机制仍不清楚。在本研究中,我们发现Yes相关蛋白(YAP)在衰老小鼠和AD模型小鼠的海马星形胶质细胞中,以及在D-半乳糖和百草枯诱导的衰老星形胶质细胞中,以Hippo通路依赖的方式下调并失活。星形胶质细胞中条件性敲除YAP显著促进了星形胶质细胞的过早衰老,包括细胞增殖减少、肥大形态、衰老相关β-半乳糖苷酶活性增加,以及p16、p53和NF-κB等衰老相关基因上调,Lamin B1下调。对其潜在机制的进一步探索揭示,在体内和体外YAP敲除的星形胶质细胞中,细胞周期蛋白依赖性激酶6(CDK6)的表达降低,而CDK6的异位过表达部分挽救了YAP敲除诱导的星形胶质细胞衰老。最后,通过XMU-MP-1(一种Hippo激酶MST1/2抑制剂)激活YAP信号部分挽救了星形胶质细胞的衰老,并改善了AD模型小鼠和衰老小鼠的认知功能。综上,我们的研究确定了YAP-CDK6通路在体外和体内防止星形胶质细胞衰老中的未知功能,这可能为延缓脑衰老和AD等衰老相关神经退行性疾病提供进一步的见解和新靶点。

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
YAP信号是否调节星形胶质细胞的衰老,以及其潜在机制和对认知功能的影响?
核心机制
YAP通过CDK6信号通路防止星形胶质细胞过早衰老。
主要证据
在衰老小鼠和AD模型小鼠的海马星形胶质细胞中YAP下调;YAP敲除促进星形胶质细胞衰老,CDK6过表达部分挽救;XMU-MP-1激活YAP延缓衰老并改善认知。
研究意义
提供了调节星形胶质细胞衰老的新分子机制,可能为延缓脑衰老和神经退行性疾病提供新靶点。

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

检测YAP在衰老和AD模型中的表达

评估YAP在衰老星形胶质细胞中的表达变化

收集2月龄和24月龄小鼠海马组织,以及APP/PS1 AD模型小鼠海马组织,通过Western blot和免疫染色检测YAP、p-YAP、Lamin B1等表达。

2

建立星形胶质细胞衰老模型

验证YAP在体外衰老星形胶质细胞中的变化

原代培养星形胶质细胞至DIV90(自然衰老),或用D-半乳糖(D-gal)和百草枯(PQ)处理诱导衰老,检测YAP表达。

3

基因敲除YAP研究功能

确定YAP缺失对星形胶质细胞衰老的影响

利用YAPGFAP-CKO小鼠和原代培养的YAP-/-星形胶质细胞,检测SA-β-gal阳性细胞比例、增殖、衰老标志物表达。

4

机制验证:YAP-CDK6通路

验证YAP是否通过CDK6调控星形胶质细胞衰老

检测YAP敲除细胞中CDK6的表达,并通过CDK6过表达挽救实验验证功能。

5

药物激活YAP检查体内外效果

评估激活YAP对星形胶质细胞衰老和认知功能的影响

使用XMU-MP-1处理细胞和动物,检测衰老标志物和行为学测试。

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
D-半乳糖SolarbioD8310
XMU-MP-1MedChemExpressY-100526
CP-10MedChemExpressHY-125835
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000-015
ECL检测试剂盒Bio-Rad--
蔡司共聚焦显微镜Zeiss--
引物Sangon Biotech--
SA-β-gal染色试剂盒SolarbioG1580

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
动物模型
小鼠品系(C57BL/6J)、年龄(2月、18月、24月)、AD模型(APP/PS1)、YAP条件敲除(YAPGFAP-CKO)
阅读提示:Experimental Procedures, Animals
细胞培养
原代星形胶质细胞制备(P1-P3)、培养时间(DIV 7-11处理)、纯度(GFAP阳性>94%)
阅读提示:Experimental Procedures, Cell culture and transfection
衰老诱导
D-gal浓度(111 mM)和处理时间(5天);PQ浓度(40 μM)、处理时间(24h)和恢复时间(8天)
阅读提示:Experimental Procedures, Induction of astrocyte senescence
药物处理
XMU-MP-1浓度(体外5 μM、体内1 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、频率(每两天)和持续时间(2周);CP-10浓度(2 nM)和处理时间(4h)
阅读提示:Experimental Procedures, Reagents
行为学测试
Y迷宫测试和Barnes迷宫测试的详细参数(迷宫尺寸、试验次数、时间等)
阅读提示:Experimental Procedures, Spatial reference memory on the elevated Y-maze 和 Barnes circular maze