阿尔茨海默病中血脑屏障功能障碍中的内皮DR6

Endothelial DR6 in blood-brain barrier malfunction in Alzheimer's disease.

作者信息Xiaomin Huang, Junhua Qi, Yixun Su, Ying Zhou, Qi Wang, Taida Huang, Dongdong Xue, Yunxin Zeng, Alexei Verkhratsky, Benjie Zhou, Hui Chen, Chenju Yi
PMID38609388
发布时间2024-04-12
DOI10.1038/s41419-024-06639-0

实验完整度

包含体内动物模型(APP/PS1小鼠)的表型分析、体外原代BECs培养、Aβ处理、慢病毒敲低/过表达DR6、功能验证(通透性实验)及机制验证(Wnt/JNK通路)。

主要模型

APPswe/PS1dE9转基因小鼠(AD模型) 原代小鼠脑内皮细胞(BECs) Aβ25-35处理的BECs模型

重点核对

脑内皮DR6水平在4个月龄APP/PS1小鼠中显著降低 Aβ25-35寡聚体处理BECs 24小时降低DR6水平 慢病毒敲低DR6降低Cldn-5、Zo-1和Glut-1表达 DR6过表达在Aβ存在下恢复Cldn-5、Zo-1和Glut-1水平 DR6过表达激活Wnt/β-catenin和JNK信号通路

摘要

血脑屏障(BBB)的损伤已被越来越多地认为是阿尔茨海默病(AD)早期发病中的关键因素,促使人们关注作为BBB主要组成部分的脑内皮细胞(BECs)。死亡受体6(DR6)在脑血管中高表达,并在发育过程中作为Wnt/β-catenin通路的下游促进BBB形成。在这里,我们发现,在AD小鼠模型(APPswe/PS1dE9小鼠)中,脑内皮DR6水平在淀粉样蛋白-β(Aβ)积累开始时显著降低。毒性Aβ25-35寡聚体处理在培养的BECs中重现了DR6的减少。我们进一步表明,在Aβ25-35寡聚体存在下,抑制DR6导致BBB功能障碍。相比之下,过表达DR6通过激活Wnt/β-catenin和JNK通路增加了BBB功能蛋白的水平。更重要的是,BECs中DR6过表达足以在体外挽救BBB功能障碍。总之,我们的发现为内皮DR6在AD发病机制中的作用提供了新的见解,强调其作为解决早期AD进展中BBB功能障碍的治疗靶点的潜力。

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
脑内皮细胞中的DR6在阿尔茨海默病相关血脑屏障功能障碍中扮演什么角色?
核心机制
脑内皮DR6通过激活Wnt/β-catenin和JNK信号通路维持BBB功能蛋白(Cldn-5、Zo-1、Glut-1)的表达,而Aβ寡聚体抑制DR6,导致通路失活和BBB功能障碍。
主要证据
在APP/PS1小鼠中观察到血管DR6水平降低与BBB渗漏相关;体外Aβ处理降低BECs中DR6;DR6敲低加剧Aβ诱导的紧密连接蛋白丢失,而DR6过表达通过激活Wnt/β-catenin和JNK信号恢复这些蛋白。
研究意义
研究提出血管特异性DR6上调可作为治疗早期AD中BBB功能障碍的潜在策略,区别于传统的靶向Aβ沉积的方法。

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

体内BBB功能障碍和DR6减少的评估

验证AD模型中BBB功能障碍和内皮DR6水平的变化

使用APP/PS1小鼠和年龄匹配的WT小鼠,通过免疫荧光染色检测海马和皮层中纤维蛋白原渗漏、Cldn-5、Glut-1和DR6的表达。

2

Aβ处理对BECs的影响

检测Aβ25-35寡聚体是否降低BECs中DR6水平并破坏BBB功能

原代小鼠皮层BECs用Aβ25-35寡聚体处理,通过免疫荧光、Western blot、RT-PCR和通透性实验检测DR6、Cldn-5、Glut-1和Wnt/β-catenin信号。

3

DR6敲低和过表达的功能验证

确定DR6表达对BECs功能和屏障蛋白的影响

使用慢病毒转染敲低或过表达DR6,通过免疫荧光、Western blot、RT-PCR和通透性实验检测Cldn-5、Zo-1、Glut-1和屏障通透性。

4

DR6在Aβ诱导的BECs功能障碍中的作用

评估DR6敲低或过表达对Aβ诱导的BECs功能障碍的影响

BECs转染慢病毒后,用Aβ25-35处理,检测Cldn-5、Zo-1、Glut-1的表达和信号通路活性。

5

机制研究:Wnt/β-catenin和JNK信号通路

探究DR6调控BBB功能蛋白的分子机制

检测DR6敲低或过表达后,Wnt/β-catenin通路(active β-catenin、Axin2、Dkk1、Notum)和JNK通路(P-JNK、Jnk1)的活性。

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
验证分子表达变化
验证细胞功能变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胶原酶Sigma-AldrichC6885
脱氧核糖核酸酶ISigma-AldrichDN25
牛血清白蛋白----
胶原酶-分散酶Sigma-Aldrich10269638001
Aβ25-35肽Sigma-AldrichA4559
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
慢病毒(对照)OBiO Technology (Shanghai) Corp., Ltd--
慢病毒(DR6过表达)----
慢病毒(DR6敲低)----
抗CD31抗体BD553370
抗纤维蛋白原抗体Abcamab58207
抗DR6抗体Biossbs-7678R
抗claudin-5抗体Invitrogen35-2500
抗Glut-1抗体SigmaHPA031345
抗Zo-1抗体Invitrogen339100
Alexa Fluor 488荧光染料Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 555荧光染料Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 647荧光染料Thermo Fisher Scientific--
DAPI染色液----
共聚焦显微镜ZeissPlan-Apochromat 63 Oil DIC M27
共聚焦显微镜OlympusUPLXAPO 40x
切片扫描仪VS200Olympus--
Fiji软件----
RIPA裂解液EpizymePC101
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物----
BCA蛋白定量试剂盒EpizymeZJ101
PVDF膜----
抗DR6抗体Biossbs-7678R
抗Cldn-5抗体AffinityAF5216
抗Glut-1抗体Abcamab115730
抗活性β-连环蛋白抗体CST8814
抗总β-连环蛋白抗体CST8480
抗磷酸化JNK抗体AbclonalAP1337
抗JNK抗体AbclonalA4867
HRP偶联的GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
SuperSignal West Atto超灵敏底物Thermo Fisher ScientificA38555
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
RNAzol试剂Sigma-AldrichR4533
Evo M-MLV逆转录酶试剂盒Accurate BiologyAG11706
SYBR Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒Accurate BiologyAG11701
FITC标记的葡聚糖(40 kDa)----
Trans-well板----

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转基因小鼠的月龄(2、4、9、12个月),WT小鼠品系C57BL/6J,性别未指定
阅读提示:Materials and methods - Animal model of AD
BECs分离与培养
3月龄WT小鼠皮层,胶原酶消化,BSA密度梯度离心,培养条件(胶原包被,嘌呤霉素处理)
阅读提示:Materials and methods - Primary BECs culture
Aβ处理
Aβ25-35寡聚体浓度10 μM,处理24小时
阅读提示:Materials and methods - Aβ oligomers treatment
慢病毒转染
转染时间72小时,转染后48小时进行Aβ处理
阅读提示:Materials and methods - Primary BECs culture and lentivirus transfection
免疫荧光染色
抗体稀释比例,切片厚度20μm,图像分析区域
阅读提示:Materials and methods - Immunofluorescence staining
通透性实验
FITC-dextran浓度1 mg/mL,孔径0.4 μm,检测时间30分钟
阅读提示:Materials and methods - Trans-well permeability assay
统计分析
数据表示mean ± SD,双尾t检验或单因素方差分析(Tukey事后检验),p<0.05
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis