一种新的分离方法揭示了阿尔茨海默病小鼠模型中性别特异的小细胞外囊泡组成和神经毒性。

Novel Isolation Method Reveals Sex-Specific Composition and Neurotoxicity of Small Extracellular Vesicles in a Mouse Model of Alzheimer's Disease.

作者信息Ahmed Elsherbini, Zhihui Zhu, Zainuddin Quadri, Simone M Crivelli, Xiaojia Ren, Hemendra J Vekaria, Priyanka Tripathi, Liping Zhang, Wenbo Zhi, Erhard Bieberich
PMID37371093
期刊Cells
发布时间2023-06-14
DOI10.3390/cells12121623

实验完整度

包含体外细胞实验(原代星形胶质细胞、N2a细胞)、动物模型(5xFAD小鼠)、患者相关样本(脑组织)、组学分析(蛋白质组、脂质组)及功能验证(Seahorse、LDH)。

主要模型

C57BL/6野生型小鼠 5xFAD小鼠 原代培养星形胶质细胞 Neuro-2a (N2a) 细胞

重点核对

小鼠周龄:9-12个月龄 sEV分离方法:ExoEasy或OptiPrep™密度梯度 ASM活性测定使用Echelon试剂盒 Aβ处理浓度:1 μM Aβ1-42 细胞处理:N2a细胞分化后以1×10^4 EVs/细胞处理

摘要

我们开发了一种新的方法,从雄性和雌性野生型和5xFAD小鼠脑中分离小细胞外囊泡(sEVs),以研究sEVs在阿尔茨海默病(AD)中的性别特异功能。质谱分析显示,sEVs含有对EV形成和Aβ至关重要的蛋白质。ExoView分析显示,雌性小鼠含有更多的GFAP和Aβ标记的sEVs,表明雌性脑来源的sEVs更大比例来源于星形胶质细胞和/或更可能结合Aβ。此外,雌性脑来源的sEVs含有更多的酸性鞘磷脂酶(ASM)和神经酰胺,它们分别是EV形成和Aβ与EV结合的重要酶及其鞘脂产物。我们使用共标记和邻位连接实验证实了ASM在EV形成和Aβ结合中的功能,表明ASM抑制剂阻止了原代培养星形胶质细胞中Aβ与神经酰胺复合物的形成。最后,我们的研究表明,来自雌性5xFAD小鼠的sEVs比雄性更具神经毒性,通过线粒体功能受损(Seahorse测定)和LDH细胞毒性测定确定。我们的研究表明,性别特异的sEVs是AD的功能性差异标志物,ASM是AD治疗的潜在靶点。

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
本研究旨在揭示AD小鼠模型中脑源性sEVs的性别差异及其功能意义,特别是ASM在EV形成和Aβ神经毒性中的作用。
核心机制
ASM在雌性脑内生成神经酰胺,促进Aβ结合到CD9阳性的星形胶质细胞来源的sEVs上,增强其神经毒性。
主要证据
ExoView显示雌性sEVs中ASM和Aβ共定位增加,原代星形胶质细胞中ASM抑制剂减少Aβ-神经酰胺复合物,Seahorse和LDH显示雌性5xFAD sEVs毒性更强。
研究意义
研究提示性别特异的sEVs可作为AD的功能性标志物,ASM可能成为AD治疗的潜在靶点。

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

sEV分离与表征

建立并验证从脑组织中分离sEVs的可靠方法,确保sEVs的纯度和完整性。

采用温和酶解和亲和膜捕获或密度梯度法分离sEVs,并用NTA、TEM、免疫印迹和ExoView进行分析。

2

蛋白质组学分析

比较不同性别和基因型sEVs的蛋白质组成,寻找差异蛋白。

对sEVs进行质谱分析,进行GO和通路分析。

3

ExoView单囊泡分析

检测sEVs表面标记物和内容物,探究CD9、ASM、Aβ的共定位。

使用ExoView芯片免疫捕获sEVs,用荧光抗体标记CD9、CD81、ASM、Aβ、GFAP、L1CAM等。

4

体外细胞实验验证ASM功能

验证ASM在星形胶质细胞中介导Aβ-神经酰胺复合物形成。

原代星形胶质细胞培养,转染CD9质粒,用Aβ和ASM抑制剂处理,进行免疫荧光和PLA分析。

5

脂质组学分析

定量sEVs中神经酰胺种类,验证ASM介导的神经酰胺生成。

质谱定量sEVs中多种神经酰胺种类。

6

神经毒性评估

评估不同性别和基因型sEVs对神经元线粒体功能和细胞毒性的影响。

用sEVs处理N2a细胞,进行Seahorse线粒体应激分析和LDH释放检测。

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
gentleMACS Octo解离器Miltenyi Biotec--
ExoEasy Maxi试剂盒Qiagen--
OptiPrep™----
70 μm MACS SmartStrainerMiltenyi Biotec--
C管Miltenyi Biotec--
广谱蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermofisher Scientific--
ZetaView PMX110Particle Metrix--
CD9抗体Systems BiociencesExoAb Antibody Kit
CD63抗体Systems BiociencesExoAb Antibody Kit
GM130抗体Santa Cruz Biotechnologysc-55591
ASM抗体Proteintech14609-1-AP
Flotillin 1抗体Proteintech15571-1-AP
钙连蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-46669
Alix抗体Santa Cruz Biotechnologysc-53540
ExoView四旋蛋白芯片NanoView BioscienceEV-TETRA-MI
抗神经酰胺抗体----
抗ASM抗体Proteintech14609-1-AP
Zenon™兔IgG标记试剂盒ThermoFisher--
抗CD81偶联Alexa Fluor 555NanoView BioscienceEV-mCD81-A-555
抗GFAP抗体DakoZ0334
抗β淀粉样蛋白1-42抗体Bioss Antibodiesbs-0076R
抗LCAM1抗体Novus BiologicalsFAB5674X
抗CD9抗体NanoView BioscienceEV-mCD9-A-488
抗CD63抗体NanoView BioscienceEV-mCD81-A-647
ASM活性测定试剂盒Echelon BiosciencesK-3200
DMEM培养基Life Technologies--
胎牛血清HyClone--
Lipofectamine™ 3000转染试剂ThermoFisherL3000008
CD9 turboGFP标记质粒OrigeneRG202000
HiLyte™ Fluor 555标记的Aβ----
抗ASM一抗Proteintech14609-1-AP
Alexa Fluor 647偶联的 donkey 抗兔IgGJackson ImmunoResearch Laboratories--
Fluoroshield含DAPISigma-Aldrich--
Seahorse XFe96/XF96分析仪Seahorse Bioscience/Agilent Technologies--
Talos F200X透射电子显微镜Thermo Scientific--
Duolink PLA封闭液Sigma-Aldrich--
抗Aβ小鼠IgG (4G8)BiolegendsSIG-39220
抗神经酰胺兔IgG----
氟西汀----
Arc39----
RapiGest SF表面活性剂Waters--
Orbitrap Fusion三合一质谱仪Thermo Scientific--
Ultimate 3000纳升超高效液相色谱系统Thermo Scientific--
Pepmap100 C18肽阱----
Pepman 100 RSLC C18色谱柱----
Proteome Discoverer软件Thermo Scientificv1.4
SequestHT搜索算法----
Percolator PSM验证器----

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/6野生型和5xFAD;性别:雄性和雌性;年龄:9-12个月龄
阅读提示:材料与方法2.1节
sEV分离
酶解缓冲液组成、程序37C_ABDK_01;离心参数:300g 10分钟,2000g 10分钟,10000g 40分钟;过滤0.45 μm;ExoEasy或OptiPrep步骤
阅读提示:材料与方法2.2节
细胞培养与处理
N2a细胞分化:血清逐步剥夺两天;EV处理浓度1×10^4 EVs/细胞;处理时间(LDH未明确)
阅读提示:材料与方法2.7节和2.9节
ASM活性测定
使用Echelon试剂盒,粒子数约2×10^11(10 μg蛋白)
阅读提示:材料与方法2.6节
原代星形胶质细胞培养和处理
细胞来源P0-P1;转染CD9质粒;Aβ处理浓度100 nM;ASM抑制剂浓度(氟西汀5 μM,Arc39 40 μM)
阅读提示:材料与方法2.8节和2.11节