不同的细胞外β-淀粉样蛋白(1-42)聚集体通过差异性诱导支架蛋白Palladin而差异性损伤神经细胞粘附和神经突生长

Different Extracellular β-Amyloid (1-42) Aggregates Differentially Impair Neural Cell Adhesion and Neurite Outgrowth through Differential Induction of Scaffold Palladin.

作者信息Tianyu Zhang, Chuli Song, He Li, Yanru Zheng, Yingjiu Zhang
PMID36551236
发布时间2022-12
DOI10.3390/biom12121808

实验完整度

包含体外细胞模型(SH-SY5Y和HT22)的粘附、神经突生长和蛋白水平检测,以及功能验证(抗体干预),但缺乏动物模型或患者样本等多层级证据。

主要模型

人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系 小鼠海马神经元HT22细胞系

重点核对

Aβ42种类(单体、寡聚体、纤维)和形式(可溶性/悬浮 vs 沉积/附着) Aβ42浓度范围0.02-2.0 μM 抗寡聚体Aβ42 scFv抗体HT7(或HT6)浓度2.0 μM 细胞粘附率测定使用MTT法,实验重复至少三次并重复九批细胞 神经突长度和数量分析使用ImageJ及插件,重复5批细胞

摘要

细胞外淀粉样β蛋白(1-42) (Aβ42)聚集体已被认为是体内和体外神经细胞的毒性因子。本研究旨在探讨可溶性(或悬浮,SAβ42)和沉积(或附着,DAβ42)形式的细胞外Aβ42聚集体对神经细胞系SH-SY5Y和HT22细胞粘附/再粘附、神经突生长以及细胞内支架蛋白palladin的细胞毒性作用,并阐明这些作用的潜在相关性。细胞外Aβ42对神经细胞粘附的作用与其神经营养或神经毒性活性直接相关,其中SAβ42聚集体比DAβ42聚集体更能降低细胞粘附和相关的活细胞脱离,同时导致更高的死亡率。细胞外Aβ42聚集体引起的细胞粘附减少伴随着神经突生长的损伤,包括长度和数量,同样,SAβ42聚集体比DAβ42聚集体更严重地损害神经突的延伸。此外,SAβ42和DAβ42聚集体分别诱导的细胞内palladin的不同变化可能构成它们对靶细胞的上述作用的基础。此外,使用抗寡聚体Aβ42 scFv抗体揭示,细胞外Aβ42聚集体,特别是大的DAβ42聚集体,除了其神经毒性外,还具有一些独立的损害作用,包括对神经细胞粘附和神经突生成的物理屏障作用,这可能是由Aβ42聚集体中相邻Aβ42链之间形成的刚性C端簇引起的。我们的发现关于支架蛋白palladin如何响应细胞外Aβ42聚集体,并与细胞粘附和神经突生长的下降密切相关,为阿尔茨海默病中细胞外Aβ42聚集体的细胞毒性提供了新的见解。

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
不同种类和形式的细胞外Aβ42聚集体如何影响神经细胞粘附、神经突生长,以及细胞内支架蛋白palladin的表达和分布,并阐明这些作用的相关性。
核心机制
细胞外可溶性Aβ42聚集体导致palladin过度上调,而沉积型Aβ42聚集体导致palladin下调,两者均破坏细胞骨架完整性,从而损伤细胞粘附和神经突生长;此外,Aβ42聚集体的物理屏障效应也参与其损害作用。
主要证据
SH-SY5Y和HT22细胞中,MTT法显示SAβ42聚集体比DAβ42更显著降低细胞粘附并增加死亡率;神经突分析显示SAβ42主要影响长度,DAβ42主要影响数量;dot blot和免疫荧光显示SAβ42和DAβ42分别引起palladin上调和下调。
研究意义
该研究为阿尔茨海默病中细胞外Aβ42聚集体的细胞毒性提供了新见解,并提示早期消除Aβ42聚集体的锚定效应以维持palladin等细胞内物质的调节和稳态可能是AD治疗的潜在策略。

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

Aβ42聚集体制备与表征

制备不同种类(单体、寡聚体、纤维)和形式(可溶性/悬浮、沉积/附着)的Aβ42聚集体,用于后续实验。

人Aβ42蛋白购自大连美仑生物,单体溶液按参考文献制备,寡聚体和纤维由单体聚合而成,并以可溶/悬浮和沉积/附着形式使用。

2

细胞培养与分化

培养SH-SY5Y和HT22细胞,并通过分化获得具有神经元表型的细胞以研究神经突生长。

SH-SY5Y和HT22细胞在含10%FBS的DMEM中培养,使用RA、BDNF等因子逐步分化。

3

细胞粘附/再粘附测定

测定不同Aβ42种类和形式对细胞粘附和再粘附的影响,并计算死亡率。

将细胞接种于96孔板,加入含或不含Aβ42的培养基,或使用Aβ42包被的板,培养12小时后收集脱落细胞并再培养,通过MTT法测定粘附、再粘附率。

4

神经突生长分析

分析不同Aβ42处理对分化SH-SY5Y细胞神经突长度和数量的影响。

分化细胞在含Aβ42(2.0 μM)的培养基中培养24小时,使用倒置显微镜成像,并通过ImageJ对神经突长度和数量进行定量。

5

Palladin水平检测

检测不同Aβ42处理对细胞内palladin水平的影响。

分化或未分化SH-SY5Y细胞在Aβ42存在下培养24小时,收集细胞裂解液,通过dot blot和灰度扫描定量palladin水平,并分析时间变化。

6

Palladin亚细胞定位分析

观察不同Aβ42处理下palladin在细胞内的分布变化。

分化SH-SY5Y和HT22细胞在Aβ42存在下培养24小时,免疫荧光染色后用共聚焦显微镜观察palladin的分布。

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。

细胞粘附与活力检测
蛋白表达水平检测
蛋白定位检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
人Aβ42蛋白Dalian Meilun Biological Co., Ltd.MB10425
DMEM培养基GIBCO11965092
胎牛血清GIBCO16140071
青霉素-链霉素GIBCO15140148
EMEM培养基CaissonMEP12-10LT
谷氨酰胺SolarbioG0200
全反式视黄酸GIBCO207340010
脑源性神经营养因子SolarbioP00062
Neurobasal培养基GIBCO21103049
B-27添加剂GIBCO17504001
二丁酰环磷酸腺苷First Biochemical Pharmaceutical Co., Ltd.H31022649
磷酸盐缓冲液----
MTT试剂SolarbioM1020
二甲基亚砜----
酶标仪TECAN--
倒置显微镜OlympusIX73
裂解缓冲液BiossC05-01001
抗palladin抗体Santa Cruzsc166563
抗GAPDH抗体Biossbs2188R
BeyoECL Moon发光液Beyotime BiotechnologyP0018FS
HRP标记的山羊抗小鼠IgGBiossbs0295G-HRP
AF488标记的抗palladin抗体Santa Cruzsc166563 AF488
激光扫描共聚焦显微镜ZeissLSM710

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
细胞培养
细胞系来源:SH-SY5Y (BeNa Culture Collection,338056) 和 HT22 (BeNa Culture Collection,337709);培养条件:DMEM含10%FBS、100 U/mL青霉素、100 µg/mL链霉素,5%CO2、37°C;细胞传代次数:4-6代。
阅读提示:材料与方法2.2节
Aβ42聚集体制备
Aβ42蛋白来源:大连美仑生物,货号MB10425;单体、寡聚体、纤维制备方法参考文献;可溶/悬浮和沉积/附着形式。
阅读提示:材料与方法2.1节
细胞粘附测定
细胞密度约8×10^4/孔;Aβ42浓度0.02-2.0 μM;培养时间12小时;MTT检测波长490nm;实验重复至少三次,重复九批细胞。
阅读提示:材料与方法2.3节,图1图例
神经突分析
分化SH-SY5Y细胞;Aβ42浓度2.0 μM;培养24小时;使用ImageJ和NeuronJ、Sholl插件分析;重复5批细胞,每批至少3个视野。
阅读提示:材料与方法2.4节,图3图例
Palladin水平检测
dot blot方法;抗palladin抗体 (sc166563) 和抗GAPDH (bs2188R);蛋白上样量约10μg;培养24小时;重复3次,重复5批细胞。
阅读提示:材料与方法2.5节,图4图例
免疫荧光定位
细胞类型:分化SH-SY5Y和HT22;Aβ42浓度2.0 μM;培养24小时;AF488标记抗palladin抗体;共聚焦显微镜观察。
阅读提示:材料与方法2.6节,图5图例