加兰他敏通过增强α7nAChR表达作为LC3结合和Aβ1-42吞噬的自噬降解货物载体,抑制Aβ1-42诱导的神经毒性

Galantamine Inhibits Aβ1-42-Induced Neurotoxicity by Enhancing α7nAChR Expression as a Cargo Carrier for LC3 Binding and Aβ1-42 Engulfment During Autophagic Degradation.

作者信息Ming-Wei Lin, Yi-Hung Chen, Han-Ben Yang, Chi Chien Lin, Shih-Ya Hung
PMID31823156
发布时间2020-04
DOI10.1007/s13311-019-00803-7

实验完整度

包含细胞活力、Western blot、免疫荧光、免疫沉淀、稳定过表达与敲低、凋亡及ATP检测等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

SH-SY5Y细胞系 α7nAChR稳定过表达SH-SY5Y细胞克隆 α7nAChR敲低SH-SY5Y细胞

重点核对

细胞系:SH-SY5Y 加兰他敏浓度:0.1-10 μM Aβ1-42浓度:30 μM α7nAChR拮抗剂MLA浓度:10 nM JNK抑制剂SP600125浓度:10 μM

摘要

尽管阿尔茨海默病(AD)是全球最常见的神经退行性疾病,但自2003年以来,尚无FDA批准的疾病修饰疗法。神经元型α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChRs)在认知功能中发挥重要作用,与细胞外β-淀粉样蛋白(Aβ斑块)结合并抑制Aβ诱导的神经毒性。α7nAChRs在AD早期即受损;靶向α7nAChRs的药物正被积极研发作为AD的治疗。Encenicline,一种α7nAChR的部分选择性激动剂和乙酰胆碱调节剂,因胃肠道副作用在III期试验中失败。因此,我们评估了加兰他敏(一种α7nAChRs的正向变构调节剂和乙酰胆碱酯酶抑制剂,自2000年起用于轻中度痴呆的一线治疗)的功效。本研究强调了加兰他敏的一个重要新益处。我们发现加兰他敏通过激活JNK信号通路抑制Aβ1-42诱导的凋亡,从而增强α7nAChR表达,并抑制Akt通路,进一步增加自噬体生物发生和自噬。这些效应可在没有加兰他敏的情况下通过α7nAChR过表达重现。重要的是,α7nAChRs的α7亚基蛋白序列包含3个LC3相互作用区域;我们的免疫沉淀数据显示α7与自噬体标记蛋白LC3结合。这是首次提供证据表明细胞表面受体α7nAChR作为LC3结合的货物载体,将Aβ1-42隔离至自噬体,提示加兰他敏在AD中神经保护功效的新机制。

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
加兰他敏是否通过α7nAChR和自噬机制抑制Aβ1-42诱导的神经毒性?
核心机制
加兰他敏激活MAPK/JNK信号通路上调α7nAChR表达,并抑制PI3K/Akt通路激活自噬;α7nAChR作为货物载体与LC3结合,介导Aβ1-42的自噬降解。
主要证据
SH-SY5Y细胞中Western blot、免疫荧光、免疫沉淀、α7nAChR过表达与敲低实验验证了信号通路、自噬及神经保护作用。
研究意义
首次揭示α7nAChR作为LC3结合货物载体参与Aβ1-42自噬清除,为加兰他敏治疗AD提供新机制,有助于新药开发。

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

加兰他敏对细胞活力和α7nAChR表达的影响

检测加兰他敏的细胞毒性和对α7nAChR表达的剂量效应

MTT法检测细胞活力,Western blot检测α7nAChR和α3nAChR表达

2

信号通路分析

鉴定加兰他敏调节α7nAChR表达和自噬的信号通路

Western blot检测Akt、p38、JNK、Erk磷酸化,并使用通路抑制剂处理

3

自噬和自噬体生物发生检测

评估加兰他敏对自噬和自噬体形成的影响

Western blot检测LC3、p62、Beclin 1、Atg3、Atg5、Atg7、Atg9A、PINK1、DJ-1,免疫荧光染色LC3

4

α7nAChR在加兰他敏神经保护中的作用

验证α7nAChR是否介导加兰他敏对抗Aβ1-42神经毒性

使用MLA拮抗和shRNA敲低α7nAChR,Hoechst染色检测凋亡,Western blot检测PARP和Bax

5

α7nAChR过表达的表型验证

确定α7nAChR过表达是否模拟加兰他敏的效应

建立稳定过表达细胞系,Western blot检测自噬相关蛋白,Hoechst染色、集落形成、ATP检测

6

α7nAChR与LC3相互作用的验证

证明α7nAChR作为货物载体与LC3结合

免疫共沉淀结合Western blot,免疫双标共聚焦显微镜观察共定位,序列分析LC3相互作用区域

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。

验证细胞活力
验证蛋白表达
验证自噬流
验证基因操作
验证蛋白质相互作用

产品清单

实验环节名称品牌货号
柠檬酸甲基牛扁碱(MLA)Sigma-Aldrich--
人Aβ1-42肽AnaSpec--
Ham's F12营养混合物/最低必需培养基----
胎牛血清HyClone--
抗生素-抗真菌剂Thermo Fisher Scientific--
非必需氨基酸Thermo Fisher Scientific--
MTT检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Hycell--
磷酸酶抑制剂混合物Hycell--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Immun-Blot PVDF膜BioRad--
抗α7nAChR抗体NovusNBP1-80092
抗α3nAChR抗体abcamab24666
抗LC3抗体GeneTexGTX127375
抗p62抗体GeneTexGTX100685
抗Beclin 1抗体Cell Signaling Technology3495
抗Atg3抗体Cell Signaling Technology3415
抗Atg4B抗体NovusNBP2-24709
抗Atg5抗体Cell Signaling Technology12994
抗Atg7抗体Cell Signaling Technology8558
抗PINK1抗体Cell Signaling Technology6946
抗DJ-1抗体Cell Signaling Technology5933
抗PARP抗体GeneTexGTX100573
抗Bax抗体ElabscienceE-AB-13814
抗β-肌动蛋白抗体ProteinTech60008
抗GAPDH抗体ProteinTech60004
HRP偶联二抗Santa Cruz Biotechnologysc-2004
HRP偶联二抗Santa Cruz Biotechnologysc-2005
ECL底物试剂盒Thermo Fisher Scientific--
ImageQuant LAS 4000 mini成像系统GE Healthcare Life Sciences--
小鼠抗LC3单克隆抗体Santa Cruz Biotechnologysc-376404
Alexa-543偶联的山羊抗小鼠二抗Thermo Fisher ScientificA-11003
Alexa-488偶联的山羊抗兔二抗Thermo Fisher ScientificA-11008
Leica共聚焦显微镜TCS SP8Leica--
Hoechst 33342染料Thermo Fisher Scientific--
ATP比色法试剂盒BioVision--
pCDNA3.1质粒Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
新霉素(G418)Amimed--
嘌呤霉素----
蛋白A磁珠Thermo Fisher Scientific--
蛋白G磁珠Thermo Fisher Scientific--
EazyBlot HRP偶联抗兔IgGGeneTexGTX221666-01
EazyBlot HRP偶联抗小鼠IgGGeneTexGTX221667-01

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
SH-SY5Y细胞培养条件:Ham's F12/MEM培养基,10%胎牛血清,4500 mg/L葡萄糖,1%抗生素-抗真菌剂,1%非必需氨基酸,5% CO2,37°C
阅读提示:Materials and Methods: SH-SY5Y Cell Culture
药物处理
加兰他敏浓度0.1-10 μM,Aβ1-42浓度30 μM,MLA浓度10 nM,处理时间(4 h, 24 h, 48 h)
阅读提示:Materials and Methods: MTT, Evaluation of Apoptotic Neurons, Results
信号通路抑制
JNK抑制剂SP600125(10 μM),PI3K/Akt抑制剂LY294002(20 μM),MAPK/Erk抑制剂PD98059(20 μM),MAPK/p38抑制剂SB203580(10 μM)
阅读提示:Results: Galantamine Activates the MAPK/JNK Signaling Pathway
α7nAChR过表达
pCDNA3.1-α7nAChR质粒构建,稳定转染SH-SY5Y细胞,G418筛选(600 μg/mL),克隆选择
阅读提示:Materials and Methods: α7nAChR Stable Expression and Transient Knockdown; Fig. 5
α7nAChR敲低
pLKO1-shα7nAChR-A/B质粒转染,嘌呤霉素筛选(4 μg/mL)
阅读提示:Materials and Methods: α7nAChR Stable Expression and Transient Knockdown