抑制星形胶质细胞碳水化合物磺基转移酶15通过减轻CSPG介导的轴突抑制促进脊髓损伤后的神经修复

Inhibition of Astrocytic Carbohydrate Sulfotransferase 15 Promotes Nerve Repair After Spinal Cord Injury via Mitigation of CSPG Mediated Axonal Inhibition.

作者信息Liming Li, Heping Zheng, Xuepei Ma, Jie Bai, Shumin Ma, Zhuoyue Li, Chong Qin
PMID36913114
发布时间2023-08
DOI10.1007/s10571-023-01333-9

实验完整度

高

包含体外细胞实验(SW1088、SH-SY5Y)和体内大鼠脊髓横断模型,且进行了功能验证(运动功能恢复、组织再生)和机制验证(CSPG、炎症、胶质瘢痕)。

主要模型

SW1088人星形胶质瘤细胞 SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞 大鼠脊髓横断模型

重点核对

BJC-934浓度:50 nM、1 μM、25 μM(体外) BJC-934剂量:20 μg和500 μg每200 g体重(体内) 给药途径:损伤部位局部注射 体内动物分组:DMSO、Sham、BJC-934低剂量组、BJC-934高剂量组 观察时间点:术后28天

摘要

神经组织再生是一个重要问题。在脊髓损伤(SCI)等神经疾病和损伤后,微环境中由硫酸软骨素蛋白聚糖(CSPG)积累形成的轴突抑制性糖胺聚糖链是阻碍神经修复的主要屏障。干扰糖胺聚糖的产生,特别是关键的抑制性链,可能是SCI的一种潜在治疗策略,但这一点尚不明确。本研究确定Chst15(控制轴突抑制性硫酸软骨素-E生成的软骨素磺基转移酶)是SCI的治疗靶点。利用最近报道的小分子Chst15抑制剂,本研究探讨了Chst15抑制对星形胶质细胞行为的影响,以及体内破坏抑制性微环境的相关后果。Chst15抑制显著损害细胞外基质中CSPG的沉积和星形胶质细胞的迁移。在大鼠横断脊髓组织中给予抑制剂可有效促进运动功能恢复和神经组织再生,其机制与减轻抑制性CSPG、胶质瘢痕形成和炎症反应有关。本研究强调了Chst15在CSPG介导的神经恢复抑制中的作用,并提出了一种以Chst15为潜在靶点的有效神经再生治疗策略。

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
抑制Chst15能否通过减少CSPG介导的轴突抑制来促进脊髓损伤后的神经修复?
核心机制
Chst15抑制通过减少星形胶质细胞CSPG的产生和沉积,减轻轴突抑制,同时抑制胶质瘢痕形成和炎症反应,从而促进神经再生和功能恢复。
主要证据
体外实验显示BJC-934抑制SW1088细胞CSPG沉积和迁移;体内大鼠脊髓横断模型中,BJC-934治疗促进运动功能恢复(BBB评分和阶梯行走测试),增加NF阳性纤维和5-HT密度,减少CSPG沉积和Iba-1阳性细胞浸润。
研究意义
研究提出Chst15作为SCI治疗的潜在靶点,为神经再生治疗提供了新策略。

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

细胞实验:BJC-934对星形胶质细胞行为的影响

验证Chst15抑制对星形胶质细胞粘附、迁移和CSPG产生的影响

使用SW1088细胞,以不同浓度BJC-934(50 nM、1 μM、25 μM)处理,观察细胞形态、F-actin细胞骨架、paxillin分布和迁移能力;使用SH-SY5Y细胞检测神经元细胞活力

2

体内实验:大鼠脊髓横断模型中的治疗效果

评估Chst15抑制剂对大鼠脊髓损伤后功能恢复和组织修复的影响

对大鼠进行T9-T10脊髓横断手术,损伤后立即在损伤部位注射BJC-934(20 μg或500 μg/200g)或DMSO对照,每周评估BBB评分,4周后评估阶梯行走能力,并进行组织学分析(HE、Masson、免疫荧光)

3

组织学分析:评估组织再生和炎症

分析损伤区域的组织修复、瘢痕形成、CSPG沉积和炎症反应

对脊髓组织切片进行HE染色(腔隙面积)、Masson染色(纤维化)、免疫荧光染色检测NF、GFAP、CS56、Iba-1、5-HT,并使用ImageJ定量

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
DMEM培养基Biological Industries--
MEM/F12培养基ProcellPM151220
胎牛血清Gibco BRL1099141C
胰蛋白酶(0.25%)含EDTA(0.02%)MacgeneCC170
ibidi培养插件(2孔)ibidi GmbH81176
WST-1试剂Roche11644807001
罗丹明-鬼笔环肽Yeasen40734ES75
FITC-鬼笔环肽Yeasen40735ES75
DAPISolarbioC0060
驴血清Yeasen36116ES03
Alexa Fluor 488 AffiniPure驴抗兔IgG(H+L)Yeasen--
Alexa Fluor 594 AffiniPure驴抗兔IgG(H+L)Yeasen34212ES60
Alexa Fluor 594 AffiniPure驴抗小鼠IgG(H+L)Yeasen34112ES60
Alexa Flour 488 AffiniPure驴抗小鼠IgG(H+L)Yeasen34206ES60
抗paxillin抗体Boster--
抗CS56抗体Sigma-AldrichC8053
抗GFAP抗体BosterBM0055
抗NF抗体Cell Signaling Technology--
抗5-HT抗体ImmunoStar20079
抗Iba-1抗体Wako Chemicals--
DAPI Fluoromount-G封片剂Yeasen36308ES11
Masson三色染色试剂盒SolarbioG1340
激光共聚焦显微镜 TCS SP8 STED 3XLeica--
Tecan Spark多功能酶标仪Tecan--
水平阶梯装置Cinontech--

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
SW1088细胞培养于含10% FBS的DMEM中,SH-SY5Y细胞培养于含15% FBS的MEM/F12中;培养条件为37°C、5% CO2
阅读提示:Methods: Cell Culture
细胞迁移和活力测定
BJC-934浓度(50 nM、1 μM、25 μM);迁移实验使用ibidi插入件,细胞密度3×10^5 cells/mL,70 μL/孔;活力测定细胞密度3×10^3 cells/孔;检测时间点(24h、48h)
阅读提示:Methods: Cell Migration Assay and Cell Viability Assay; Figure legends 1-2
动物模型与给药
大鼠品系(Sprague-Dawley)、体重(200-230g)、性别(雌性);手术方式(T9-T10脊髓横断);给药剂量(20 μg和500 μg/200g体重)、体积(50 μL)、时间(损伤后立即)、途径(损伤部位注射);分组(DMSO、Sham、BJC-934低、高剂量)
阅读提示:Methods: Spinal Cord Transection Surgery and Drug Administration; Figure legend 3
功能评估
BBB评分每周一次,持续4周;阶梯行走测试在28天进行,动物需预先训练3天;统计方法(Kruskal-Wallis检验)
阅读提示:Methods: Locomotor Function Evaluation
组织学分析
组织固定(4% PFA或10% formalin)、切片厚度(15 μm冷冻切片);染色(HE、Masson、免疫荧光);抗体(GFAP、NF、5-HT、Iba-1、CS56);定量分析(ImageJ)和统计方法
阅读提示:Methods: Tissue Processing, H&E Staining, Immunohistochemistry; Figure legends 4-7