菊苣酸通过L1CAM改善阿尔茨海默病模型中的β-淀粉样蛋白病理并增强突触功能相关标志物的表达

Chicoric Acid Ameliorated Beta-Amyloid Pathology and Enhanced Expression of Synaptic-Function-Related Markers via L1CAM in Alzheimer's Disease Models.

作者信息Ruonan Wang, Shijia Kang, Zirui Zhao, Lingling Jin, Xiaolin Cui, Lili Chen, Melitta Schachner, Sheng Li, Yanjie Guo, Jie Zhao
PMID38542381
发布时间2024-03-17
DOI10.3390/ijms25063408

实验完整度

高

包含体外细胞模型、体内转基因小鼠模型、功能验证(siRNA敲低L1)及转录组学分析,证据层级独立且包含机制验证。

主要模型

APPswe/Ind转基因SH-SY5Y细胞 5xFAD转基因小鼠

重点核对

CA体外处理浓度:80 μM CA体内给药剂量:40 mg/kg 5xFAD小鼠周龄及给药时间:6周龄,每日一次,持续6周 siRNA-L1转染分组:SH-SY5Y、APPswe/Ind、APPswe/Ind+CA、APPswe/Ind+CA+si-L1 Aβ1-42检测方法:ELISA

摘要

阿尔茨海默病(AD)是最常见的进行性神经退行性疾病。β-淀粉样蛋白(Aβ)斑块的积累是AD患者的显著病理特征。本研究旨在评估菊苣酸(CA)对AD模型的治疗效果并探讨其潜在机制。用CA处理APPswe/Ind SH-SY5Y细胞和5xFAD小鼠。分别通过ELISA和免疫组化分析可溶性Aβ1-42和Aβ斑块水平。利用转录组测序比较5xFAD小鼠组间海马基因表达谱的变化。通过qRT-PCR和Western blot定量特定基因表达水平。结果发现,CA处理降低了APPswe/Ind细胞和5xFAD小鼠中的Aβ1-42水平。它还降低了Aβ斑块水平以及APP和BACE1水平。转录组分析显示,CA影响了5xFAD小鼠中突触可塑性相关基因。在经CA处理的APPswe/Ind SH-SY5Y细胞和5xFAD小鼠中,L1CAM、PSD-95和突触素水平升高,而向CA处理的APPswe/Ind SH-SY5Y细胞施用siRNA-L1CAM可抑制这些升高。总之,在AD模型中,CA通过L1CAM降低了Aβ水平并增加了突触功能相关标志物的表达。

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
菊苣酸是否改善阿尔茨海默病模型中的Aβ病理及突触功能,其机制是否涉及L1CAM?
核心机制
菊苣酸通过上调L1表达,进而降低APP和BACE1水平,减少Aβ生成,并增加突触后蛋白PSD-95和突触前蛋白突触素的表达。
主要证据
在APPswe/Ind细胞和5xFAD小鼠中,CA降低Aβ1-42、Aβ斑块、APP和BACE1水平,并升高L1、PSD-95和突触素水平;siRNA敲低L1可逆转CA的这些效应。
研究意义
为菊苣酸作为治疗阿尔茨海默病的潜在药物提供新视角。

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

体外细胞模型建立与CA处理

评估CA对APPswe/Ind细胞Aβ病理的影响

建立稳定表达APPswe/Ind的SH-SY5Y细胞系,用80 μM CA处理,检测Aβ1-42、APP和BACE1水平。

2

体内动物模型建立与CA处理

验证CA对5xFAD小鼠Aβ病理的作用

雄性5xFAD小鼠(6周龄)每日灌胃CA 40 mg/kg或PBS,持续6周,检测海马Aβ斑块、Aβ1-42、APP和BACE1水平。

3

转录组测序分析

探索CA对5xFAD小鼠海马基因表达的影响

取小鼠海马组织提取RNA,进行转录组测序,比较WT、5xFAD和5xFAD+CA组间的差异表达基因,并进行GO富集分析。

4

突触标志物检测

评估CA对突触密度相关蛋白的影响

通过Western blot检测APPswe/Ind细胞和5xFAD小鼠中PSD-95和突触素的蛋白水平。

5

L1表达检测

考察CA对L1表达的影响

通过Western blot检测APPswe/Ind细胞和5xFAD小鼠中L1蛋白水平。

6

siRNA敲低L1验证机制

验证L1是否介导CA的作用

在APPswe/Ind细胞中转染si-L1,然后给予CA处理,检测Aβ1-42、APP、BACE1、PSD-95和突触素水平。

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
菊苣酸Shanghai Yuanye Bio-TechnologyB20647
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0009
蛋白酶抑制剂Thermo Fisher Scientific78429
磷酸酶抑制剂Thermo Fisher Scientific78440
PVDF膜--IPVH07850
Superblocking封闭液Thermo Fisher Scientific37515
HRP标记二抗Abcamab6721
ECL化学发光试剂BeyotimeP0018S
成像系统Bio-Rad--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
Ultra SYBR Mixture试剂盒VazymeQ111-02
徕卡冰冻切片机LeicaCM1950
Triton X-100Thermo Fisher Scientific85111
抗Aβ抗体BISSObs-0107R
HRP标记二抗VectorZK1030
ABC试剂盒VectorZK1030
数字切片扫描仪KfbioKF-PRO-020
人Aβ1-42 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0543
小鼠Aβ1-42 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3010
EnSpire酶标仪PerkinElmer--
DMEM培养基Gibco11965118
胎牛血清GibcoA5669701
青链霉素溶液Thermo Fisher Scientific15140122
杀稻瘟菌素SSelleckS7419
脂质体转染试剂3000Thermo Fisher ScientificL3000150
si-L1Gene Pharma Life Technologies--
抗L1CAM抗体Abcamab270455
抗突触素抗体Abcamab16659
抗PSD-95抗体Cell Signaling Technology3450S
抗APP抗体Proteintech60342-1-Ig
抗BACE1抗体SelleckA5095
山羊抗小鼠IgG-HRPThermo Fisher Scientific31430
山羊抗兔IgG-HRPThermo Fisher Scientific31460

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
体外细胞实验
SH-SY5Y细胞系来源、APPswe/Ind稳定转染方法、CA浓度(80 μM)、siRNA-L1序列及转染方法、检测指标(Aβ1-42, APP, BACE1, L1, PSD-95, synaptophysin)
阅读提示:Materials and Methods 4.2, 4.4, 4.5, 4.7; Figure legends 1,4,6,7
体内动物实验
5xFAD小鼠品系(Tg6799)、饲养条件、给药剂量(40 mg/kg)、给药方式(灌胃)、给药时间(6周龄开始每日一次持续6周)、WT对照、组别及样本量(每组n=10)、检测指标(Aβ斑块、Aβ1-42、APP、BACE1、L1、PSD-95、synaptophysin)
阅读提示:Materials and Methods 4.3, 4.4, 4.6, 4.7; Figure legends 2,5,6
转录组测序
海马组织取材、RNA提取、文库构建、测序平台(Illumina Hiseq 4000)、比对软件(STAR)、差异表达分析(DESeq2/edgeR)、差异阈值(校正p<0.05, FC≥2)
阅读提示:Materials and Methods 4.8; Figure 3
Western blot
蛋白提取裂解液(RIPA)、蛋白酶/磷酸酶抑制剂、BCA定量、SDS-PAGE、PVDF膜、封闭液(Superblocking)、一抗及稀释倍数、二抗及稀释倍数、ECL曝光
阅读提示:Materials and Methods 4.4; Figure legends 1,4,5,6,7
ELISA
细胞或组织裂解液制备、ELISA试剂盒(人/小鼠Aβ1-42)、检测波长450nm、标准曲线计算浓度
阅读提示:Materials and Methods 4.7; Figure legends 1A,2B,7C