大麻二酚通过香草酸家族2型通道激活增强小胶质细胞β-淀粉样肽的吞噬和清除

Cannabidiol Enhances Microglial Beta-Amyloid Peptide Phagocytosis and Clearance via Vanilloid Family Type 2 Channel Activation.

作者信息Shaobin Yang, Yaqin Du, Xiaoqian Zhao, Qi Tang, Wei Su, Yuemeng Hu, Peng Yu
PMID35628181
发布时间2022-05-11
DOI10.3390/ijms23105367

实验完整度

研究包含人类数据集分析、原代细胞培养、AD模型小鼠体内实验,并进行功能验证(siRNA、拮抗剂)和机制验证(信号通路、自噬、线粒体功能)。

主要模型

APP/PS1转基因AD小鼠 原代小胶质细胞 BV2小胶质细胞系 N2a神经母细胞瘤细胞

重点核对

CBD处理浓度5 μM Aβ1-42处理浓度1 μg/mL TRPV2敲低使用siRNA TRPV2拮抗剂tranilast 75 μM PDK1抑制剂GSK2334470 1 μM Akt抑制剂10 μM PERK抑制剂GSK2656157 1 μM 自噬激活剂rapamycin 10 μM

摘要

阿尔茨海默病(AD)与大脑中淀粉样蛋白的积累和聚集有关。阳离子通道TRPV2可能介导轻度认知障碍的病理变化。一种名为大麻二酚的TRPV2高亲和力激动剂是AD的候选药物之一。然而,大麻二酚通过TRPV2在AD中的分子机制仍不清楚。本研究探讨了大麻二酚是否通过TRPV2通道增强小胶质细胞对Aβ的吞噬和清除。我们使用人类数据集、小鼠原代神经元和小胶质细胞培养物以及AD模型小鼠来评估TRPV2的表达以及小胶质细胞在体内和体外对淀粉样蛋白-β的吞噬能力。结果显示,在AD模型小鼠和AD患者的皮层和海马中,TRPV2表达降低。大麻二酚通过TRPV2激活增强小胶质细胞对淀粉样蛋白-β的吞噬,这增加了吞噬相关受体的mRNA表达,但敲低TRPV2或Trem2可逆转这种表达。TRPV2介导的作用也依赖于PDK1/Akt信号通路,其中自噬是不可或缺的。此外,大麻二酚治疗成功减轻了神经炎症,同时通过TRPV2激活改善了线粒体功能和ATP产生。因此,TRPV2被认为是AD的潜在治疗靶点,而CBD是AD的有前途的候选药物。

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
大麻二酚是否通过TRPV2通道增强小胶质细胞对Aβ的吞噬和清除,其分子机制是什么?
核心机制
CBD通过激活TRPV2,上调吞噬相关受体(如Trem2)的表达,并通过PDK1/Akt信号通路诱导自噬,从而增强小胶质细胞对Aβ的吞噬和清除,同时改善线粒体功能和能量代谢。
主要证据
使用人类数据集、原代小胶质细胞、BV2细胞和APP/PS1小鼠模型,通过吞噬实验、Western blot、qPCR等证实CBD增强Aβ吞噬,TRPV2敲低或拮抗剂可阻断效应,且PDK1/Akt抑制剂和自噬抑制剂可逆转。
研究意义
TRPV2可能是AD的潜在治疗靶点,CBD是AD的有前途的候选药物。

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TRPV2在AD中的表达变化

探究TRPV2在AD患者和小鼠模型中的表达水平是否改变

通过Western blot检测不同年龄野生型小鼠和6月龄APP/PS1小鼠皮层和海马中TRPV2蛋白表达,并利用AlzData数据库分析AD患者脑组织中TRPV2的转录水平。

2

验证CBD对微胶质细胞Aβ吞噬的影响

确定CBD是否通过TRPV2增强小胶质细胞对Aβ的吞噬

用FITC标记的Aβ1-42处理原代小胶质细胞和BV2细胞,加入CBD,通过荧光显微镜和流式细胞术检测吞噬效率,并用Western blot检测细胞内和上清中Aβ水平。

3

验证TRPV2介导的吞噬增强作用

确认TRPV2是CBD增强吞噬所必需的

使用TRPV2 siRNA和TRPV2拮抗剂tranilast,检测CBD诱导的Aβ吞噬变化。

4

探究下游信号通路(PDK1/Akt和PERK)

明确CBD/TRPV2介导吞噬增强所依赖的信号通路

使用PDK1抑制剂(GSK2334470)、Akt抑制剂和PERK抑制剂(GSK2656157)预处理BV2细胞,检测Aβ吞噬效率。

5

检测吞噬相关受体及炎症因子表达

探索CBD调控微胶质细胞吞噬功能的分子机制

用qPCR检测TRPV2、Trem2、GPR34、CR3、P2Y6等受体以及IL-1β、IL-6、TNFα等炎症因子的mRNA表达。

6

验证自噬在TRPV2介导吞噬中的作用

确定自噬是否参与CBD增强Aβ吞噬和清除的过程

通过Western blot检测自噬相关蛋白LC3B-II、p62、Beclin-1的表达,并用TRPV2拮抗剂tranilast处理,检测这些蛋白的变化。

7

评估CBD对线粒体功能和能量代谢的影响

探究CBD是否通过改善线粒体功能来增强微胶质细胞的能量代谢,从而支持吞噬作用

检测ATP水平、线粒体膜电位(TMRE荧光)、ROS产生(DCF荧光)以及Tom20蛋白表达。

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
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
Akt抑制剂MCEHY-10249A
雷帕霉素MCEHY-10219
曲尼司特MCEHY-B0195
2-氨基乙氧基二苯基硼酸酯MCEHY-W009724
辣椒素MCEHY-10448
GSK2334470MCEHY-14981
GSK2656157MCEHY-13820
DMEM培养基HyClone--
MEM培养基HyClone--
胎牛血清HyClone--
青霉素/链霉素HyClone--
Opti-MEM培养基Invitrogen--
神经基础培养基Invitrogen--
B27添加剂Invitrogen--
人重组IGF-1Solarbio--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
TRPV2抗体Alomone LabsALO-ACC-032-50
Akt抗体Cell Signaling Technology9272
磷酸化Akt Ser473抗体Cell Signaling Technology9271
LC3B抗体Cell Signaling Technology12741
Iba1抗体Proteintech10904-1-AP
P62抗体Proteintech18420-1-AP
Beclin 1抗体Proteintech11306-1-AP
Tom20抗体Proteintech11802-1-AP
GAPDH抗体SolarbioK106390M
Aβ (6E10)抗体Bioss--
HRP标记二抗Biossbs-0295G-HRP
RIPA裂解液Solarbio--
蛋白酶抑制剂混合物MCEHY-K0010
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0010
硝酸纤维素膜Whatman--
ECL底物MilliporeWBKLS0050
BV-2细胞系ProcellCL-0168
N2a细胞系Procell--
Aβ1-42肽Shanghai Gil Biochemical052487
二甲基亚砜Solarbio--
磷酸盐缓冲液Solarbio--
Triton X-100SolarbioT8200
正常山羊血清----
Alexa Fluor 594标记二抗ProteintechSA00013
DAPISolarbio--
Fluoromount-G封片剂SolarbioS2100
TRIzol试剂SolarbioMF034-01
氯仿SolarbioP1025
DEPC水SolarbioR1600
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo ScientificK1622
SYBR green PCR预混液TiangenFP205
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
实时PCR仪Thermo Scientific--
阴性对照siRNASangon Biotech--
Trem2 siRNASangon Biotech--
TRPV2 siRNAThermo Fisher ScientificMSS-212426
FITC标记Aβ1-42Gil Biochemical250857
多聚-D-赖氨酸Solarbio--
MTTSolarbioM1020
TMRE染料MCEHY-D0985A
维甲酸Sigma-AldrichR2625
DCFH2-DASigma4091-99-0
ATP检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA095
线粒体提取试剂盒SolarbioSM0020
多功能酶标仪TecanSpark 10M
荧光显微镜LeicaDM6B/DFC700T
GraphPad Prism软件GraphPad Software--
SPSS软件SPSS Inc.--
培养箱Yiheng Technology--

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
APP/PS1小鼠和C57BL/6J小鼠的年龄、性别、来源
阅读提示:Materials and Methods 4.1 Mice
细胞培养
原代小胶质细胞和神经元培养条件(培养基、密度、时间)
阅读提示:Materials and Methods 4.3 Primary Cultures of Microglial Cells and Neurons
细胞系
BV2和N2a细胞系来源、培养基、培养条件
阅读提示:Materials and Methods 4.4 Cell Culture
药物处理
CBD浓度、Aβ浓度、处理时间、对照组设置
阅读提示:Materials and Methods 4.4 Cell Culture, 4.10 Phagocytosis Assays
基因敲低
siRNA序列、转染浓度、转染时间、效率验证
阅读提示:Materials and Methods 4.9 Transfection of Cells with Trem2 and TRPV2 siRNA
吞噬实验
FITC-Aβ制备、吞噬检测方法、荧光测量条件
阅读提示:Materials and Methods 4.10 Phagocytosis Assays
Western blot
蛋白提取方法、抗体稀释比例、内参选择
阅读提示:Materials and Methods 4.5 Western Blot
qPCR
RNA提取方法、反转录条件、引物序列、反应程序
阅读提示:Materials and Methods 4.8 RNA Extraction and Quantitative PCR
线粒体功能检测
TMRE浓度、DCFH2-DA浓度、检测方法
阅读提示:Materials and Methods 4.12, 4.13, 4.14
统计方法
数据表示方式、统计检验方法
阅读提示:Materials and Methods 4.15 Statistical Analysis