TAK1通过抑制RIPK1驱动的神经元凋亡和坏死性凋亡改善慢性高血压大鼠的认知功能

TAK1 Improves Cognitive Function via Suppressing RIPK1-Driven Neuronal Apoptosis and Necroptosis in Rats with Chronic Hypertension.

作者信息Jing Yang, Pei Sun, Xiangming Xu, Xiaolu Liu, Linfang Lan, Ming Yi, Chi Xiao, Ruichen Ni, Yuhua Fan
PMID37196118
期刊Aging Dis
发布时间2023-10-01
DOI10.14336/AD.2023.0219

实验完整度

包含体内动物模型(RHRSP、sham)、AAV介导的基因敲低/过表达、行为学测试、蛋白和免疫荧光检测,及体外HT-22细胞实验,多层级验证功能与机制。

主要模型

易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP) 假手术对照大鼠(sham-operated rats) 小鼠海马神经元HT-22细胞 原代大鼠神经元(用于验证siRNA)

重点核对

TAK1的表达水平 磷酸化RIPK1(Ser166)的水平 RIPK1抑制剂Nec-1s的处理 TNFα的诱导处理 AAV注射的剂量和体积

摘要

慢性高血压是认知障碍的主要危险因素,可促进中枢神经系统的神经炎症和神经元丢失。转化生长因子β激活激酶1(TAK1)是决定细胞命运的关键分子成分,可被炎症细胞因子激活。本研究旨在探讨TAK1在慢性高血压条件下介导大脑皮层和海马神经元存活的作用。为此,我们使用易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP)作为慢性高血压模型。将设计用于过表达或敲低TAK1表达的腺相关病毒(AAV)注射到大鼠侧脑室,并评估其在慢性高血压条件下对认知功能和神经元存活的影响。我们发现,RHRSP中TAK1敲低显著增加神经元凋亡和坏死性凋亡,并诱导认知障碍,这可通过Nec-1s(受体相互作用蛋白激酶1(RIPK1)的抑制剂)逆转。相反,RHRSP中TAK1的过表达显著抑制神经元凋亡和坏死性凋亡,并改善认知功能。在假手术大鼠中进一步敲低TAK1,得到与RHRSP相似的表型。结果已在体外得到验证。在本研究中,我们提供了体内和体外证据,表明TAK1通过抑制RIPK1驱动的神经元凋亡和坏死性凋亡改善慢性高血压大鼠的认知功能。

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
在慢性高血压条件下,TAK1是否通过调节RIPK1驱动的神经元凋亡和坏死性凋亡来影响认知功能?
核心机制
TAK1通过抑制RIPK1的激活,进而抑制caspase-8介导的凋亡和RIPK3-MLKL介导的坏死性凋亡,从而维持神经元存活和认知功能。
主要证据
RHRSP中TAK1表达降低,AAV介导的TAK1敲低增加p-RIPK1、cleaved caspase-8、cleaved caspase-3、p-RIPK3和p-MLKL水平,并导致神经元死亡和认知障碍;TAK1过表达则相反;Nec-1s可逆转TAK1敲低引起的效应。体外HT-22细胞实验验证了TAK1抑制通过RIPK1依赖性机制。
研究意义
本研究揭示TAK1在慢性高血压中调节认知功能和神经元存活的新的生物学功能,为治疗慢性高血压引起的脑小血管疾病和血管性认知障碍提供潜在的新靶点。

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

建立慢性高血压大鼠模型

模拟慢性高血压状态,并评估其认知功能。

采用两肾两夹法建立RHRSP模型,测量收缩压,并通过Morris水迷宫评估认知功能。

2

检测慢性高血压下神经元凋亡和坏死性凋亡及TAK1表达

验证慢性高血压是否激活神经元凋亡和坏死性凋亡,并检测TAK1表达变化。

通过Western blot检测CC3、p-MLKL、TAK1和NEMO表达,通过免疫荧光共染检测CC3+NeuN+和p-MLKL+NeuN+细胞,以及TAK1在神经元中的表达。

3

AAV介导的TAK1敲低或过表达

调控神经元TAK1表达,观察其对神经元凋亡、坏死性凋亡和认知功能的影响。

向RHRSP大鼠侧脑室注射AAV-siTAK1或AAV-TAK1,4周后检测TAK1表达、凋亡和坏死性凋亡标志物,并进行水迷宫测试。

4

Nec-1s逆转TAK1敲低效应

验证TAK1敲低诱导的神经元死亡是否由RIPK1介导。

对注射AAV-siTAK1的RHRSP大鼠给予Nec-1s(RIPK1抑制剂)或溶剂,14天后检测凋亡和坏死性凋亡标志物及认知功能。

5

体外HT-22细胞实验验证机制

在体外验证TAK1通过RIPK1依赖性机制抑制细胞死亡,并排除NF-κB通路的主要作用。

用TAK1抑制剂5Z-7-Oxozeaenol、RIPK1抑制剂Nec-1s、NF-κB抑制剂JSH-23及TNFα处理HT-22细胞,检测凋亡和坏死性凋亡标志物及细胞活力。

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
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
Sprague-Dawley (SD)大鼠广东医学实验动物中心SCXK (广东) 2022-0002
BP-2010A尾袖血压计Softron--
Nec-1sMCEHY-14622A
TNFαMCEHY-P7108
Lipofiter™转染试剂Hanbio BiotechnologyHB-TRCF-1000
TNFαMCEHY-P7090A
Nec-1sMCEHY-14622A
5Z-7-OxozeaenolMCEHY-12686
JSH-23MCEHY-13982
HT-22细胞Procell--
DMEM培养基GIBCOC11995500BT
胎牛血清ScienCell0025
青霉素/链霉素ScienCell0503
CCK-8试剂盒DOJINDOCK04
RIPA裂解液SolarbioR0010
磷酸酶抑制剂混合物Roche4906837001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo ScientificBCA-23225
PVDF膜Merck MilliporeISEQ00010
脱脂牛奶CST9999s
抗cleaved caspase-3抗体CST9664S
抗caspase-3抗体CST9662S
抗Phospho-MLKL抗体CST37333S
抗MLKL抗体Abcamab184718
抗GAPDH抗体CST--
抗TAK1抗体Abcamab109526
抗NEMO抗体Abcamab178872
抗Phospho-RIP (Ser166)抗体CST53286S
抗RIP抗体CST3493S
抗Phospho-RIP3抗体CST91702S
抗RIP3抗体CST10188S
抗Cleaved caspase-8抗体CST9496T
抗caspase-8抗体Abcamab32397
抗Phospho-NF-κB p65抗体CST3033S
抗NF-κB p65抗体CST8242S
抗Phospho-JNK抗体CST4668S
抗JNK抗体CST9252S
抗Phospho-p38 MAPK抗体CST4511S
抗p38 MAPK抗体CST8690S
HRP标记的抗兔抗体CST5571s
Amersham Imager 600成像系统GE Healthcare--
ImageJ软件----
抗NeuN抗体Abcamab104224
抗Phospho-RIP抗体CST53286s
抗Phospho-MLKL抗体CST37333S
抗cleaved caspase-3抗体CST9664S
抗TAK1抗体Abcamab109526
抗GFAP抗体MilliporeMAB3402X
Alexa Fluor 647偶联的山羊抗小鼠IgGCST4410S
Alexa Fluor 488偶联的山羊抗兔IgGCST4413S
Olympus BX51荧光显微镜Olympus--
Nikon NIS-Elements软件Nikon--
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
微型渗透泵(Alzet 2002)Alza Scientific Products--
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

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
动物模型建立
SD大鼠体重、两肾两夹法操作、收缩压测量时间点、RHRSP筛选标准(SBP>180 mmHg且无卒中症状)
阅读提示:Materials and Methods: Animal models and experimental design; Figure 1
AAV注射
AAV血清型(AAV9)、滴度、注射量、注射位点(Bregma坐标)、注射速率、注射后恢复时间
阅读提示:Materials and Methods: AAV preparation and intraventricular injection
Morris水迷宫
训练天数、平台位置、探针试验参数、统计指标(逃避潜伏期、目标象限时间、穿越平台次数)
阅读提示:Materials and Methods: Cognitive function assessment; Figure 9
Western blot
组织/细胞裂解、蛋白上样量、抗体稀释比、内参
阅读提示:Materials and Methods: Western blot analysis for in vivo experiment; Western blot analysis for in vitro experiment
免疫荧光
切片厚度、抗体浓度、图像采集参数、定量分析区域
阅读提示:Materials and Methods: Immunofluorescent staining for in vivo experiment; Immunofluorescent staining for in vitro experiment
体外细胞实验
HT-22细胞培养条件、药物浓度(TNFα、5Z-7-Oxozeaenol、Nec-1s、JSH-23)、处理时间、CCK-8测定步骤
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and drug treatment; Cell viability analysis