SASH1(星形胶质细胞分化相关基因)的缺失促进脊髓损伤后的功能恢复

Depletion of SASH1, an astrocyte differentiation-related gene, contributes to functional recovery in spinal cord injury.

作者信息Siyi Liu, Ge Lin, Qiao Yang, Penghui Wang, Chao Ma, Xiaowei Qian, Xiaomei He, Zhangji Dong, Yan Liu, Mei Liu, Ronghua Wu, Liu Yang
PMID36286186
发布时间2023-01
DOI10.1111/cns.13998

实验完整度

高

包含体外细胞实验(原代星形胶质细胞、神经元、神经干细胞)、体内动物模型(大鼠SCI模型)以及分子检测(Western blot、qRT-PCR、ELISA、免疫荧光),并进行了功能验证(BBB评分)和机制研究。

主要模型

大鼠脊髓损伤模型 原代脊髓星形胶质细胞 原代脊髓神经元 神经干细胞分化模型

重点核对

SASH1 siRNA体内注射剂量和位点(1 μg/5位点) BBB评分时间点(0,1,3,7,10,14,17,21天) siRNA处理浓度(200 nM)及转染方法(电转) 细胞培养条件(胎牛血清、谷氨酰胺、双抗)

摘要

旨在评估SAM和SH3结构域包含蛋白1(SASH1)缺失对脊髓损伤(SCI)后功能恢复的影响,并探讨星形胶质细胞中SASH1敲低促进轴突生长的可能机制。在成年大鼠中建立SCI模型,使用SASH1小干扰RNA(siSASH1)研究其功能,通过Basso-Bresnahan-Beattie(BBB)试验评估后肢运动功能,采用qRT-PCR、Western blotting、ELISA和免疫组化评估基因表达。结果:SASH1敲低改善了SCI后的BBB评分,并显著降低了GFAP表达。在培养的脊髓星形胶质细胞中,siSASH1处理减少了干扰素-γ的释放,增加了脑源性神经营养因子(BDNF)的释放。与SASH1敲低星形胶质细胞共培养时,轴突生长增加,神经元原肌球蛋白相关激酶B(BDNF受体)表达增加,尤其是在轴突末端。SASH1表达在神经干细胞分化为胶质细胞时增加,而非神经元。SASH1缺失后,分化的神经干细胞维持较高的Nestin蛋白水平,并增加BDNF的释放。结论:这些结果表明SASH1作为星形胶质细胞分化维持蛋白,SASH1下调限制胶质细胞激活,并有助于SCI后的功能恢复。

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
SASH1缺失是否促进脊髓损伤后的功能恢复,以及星形胶质细胞中SASH1敲低促进轴突生长的可能机制。
核心机制
SASH1作为星形胶质细胞分化维持蛋白,其下调限制胶质细胞激活,并通过增加星形胶质细胞释放BDNF促进轴突生长。
主要证据
大鼠SCI模型中SASH1敲低改善BBB评分并降低GFAP表达;siSASH1处理的星形胶质细胞增加BDNF释放并减少IFN-γ释放;与SASH1敲低星形胶质细胞共培养的神经元轴突长度增加,p-TrkB表达增加。
研究意义
SASH1下调可能限制胶质细胞激活并有助于SCI后的功能恢复,未来可能与其他治疗策略结合增强疗效。

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

建立脊髓损伤模型并检测SASH1表达

确定SASH1在脊髓损伤后表达变化及其与损伤的相关性。

在成年大鼠T9-T10节段进行中度挫伤,于损伤后7、14、21天取损伤处脊髓组织,通过Western blot检测SASH1蛋白水平。

2

体内SASH1敲低及其功能评估

评估SASH1敲低对脊髓损伤后运动功能恢复的影响。

在SCI后注射siSASH1或siCtrl,于不同时间点进行BBB评分,并通过Western blot验证敲低效率。

3

体外细胞实验验证SASH1对神经元和星形胶质细胞的功能影响

区分SASH1在神经元和星形胶质细胞中的作用。

用siSASH1处理原代脊髓神经元和星形胶质细胞,检测神经元存活、轴突长度,以及星形胶质细胞分泌的BDNF、IFN-γ等细胞因子。

4

共培养实验验证星形胶质细胞对轴突生长的影响

验证SASH1敲低的星形胶质细胞是否通过分泌因子促进轴突生长。

将siSASH1处理的星形胶质细胞与神经元共培养,测量轴突长度和p-TrkB表达。

5

神经干细胞分化实验验证SASH1在分化中的作用

探究SASH1在神经干细胞向星形胶质细胞分化中的作用。

体外培养NSCs,分别诱导分化为星形胶质细胞和神经元,检测SASH1、GFAP、PAX6表达,并在SASH1敲低后检测Nestin和BDNF变化。

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
DMEM/F12培养基Invitrogen11320033
胎牛血清Gibco10099141C
谷氨酰胺Gibco25030164
青霉素-链霉素Gibco15140122
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
HiScript逆转录酶Vazyme Biotech--
2×SYBR Green qPCR预混液Vazyme Biotech--
抗SASH1抗体Biossbs-6099R
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
化学发光液Tanon180-5001
抗Tuj1抗体BioLegend801201
抗磷酸化TrkB抗体MilliporeSigmaABN1381
Hoechst染料SigmaB2261
抗GFAP抗体CST12389
抗神经丝蛋白200抗体SigmaN4142
抗硫酸软骨素蛋白聚糖抗体SigmaC8035
DAPI染料SigmaB9542
BDNF ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB500-Ra
bFGF ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB1259-Ra
VEGF ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB1192-Ra
IFN-γ ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB986-Ra
LCN2 ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB1260-Ra
C1q ELISA试剂盒Hengyuan BiotechnologyHB920-Ra
N2添加剂-BStemCell07156
重组bFGFProteintech450-33
表皮生长因子SigmaE9644
多聚赖氨酸Sigma-AldrichP4832
纤连蛋白Gibco33016-015
SASH1 siRNAGENERAL BIOL--

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
大鼠品系(Sprague-Dawley),体重(200±20g),分组(sham和SCI),每组3只;挫伤力度(160 kilodyne),停留时间(30秒)
阅读提示:见Materials and Methods第2.1节
体内siRNA处理
siRNA剂量(1μg/位点),注射位点(5个),SASH1敲低效率(7天74%,14天51%)
阅读提示:见Materials and Methods第2.1节及Figure 1C
体外细胞实验
siRNA浓度(200 nM),转染方法(电转),原代细胞来源(E14脊髓神经元,P1脊髓星形胶质细胞),培养条件(DMEM/F12,10%胎牛血清,0.5mM谷氨酰胺,1%青霉素-链霉素)
阅读提示:见Materials and Methods第2.5节
共培养实验
星形胶质细胞接种密度(4.5×10^4细胞/孔),神经元密度(4×10^4细胞/孔),转染时间(48小时)
阅读提示:见Materials and Methods第2.8节及Figure 3C
神经干细胞分化
NSC来源(E14大鼠大脑皮层),分化时间(24和48小时),星形胶质细胞分化培养基及包被(0.1mg/ml多聚赖氨酸),神经元分化培养基及包被(30μg/ml纤连蛋白)
阅读提示:见Materials and Methods第2.9节