TMEM16F可能是阿尔茨海默病的新治疗靶点。

TMEM16F may be a new therapeutic target for Alzheimer's disease.

作者信息Zhi-Qiang Cui, Xiao-Ying Hu, Tuo Yang, Jing-Wei Guan, Ying Gu, Hui-Yuan Li, Hui-Yu Zhang, Qing-Huan Xiao, Xiao-Hong Sun
PMID36018189
发布时间2023-03
DOI10.4103/1673-5374.350211

实验完整度

包含体外细胞模型(HMC3)和体内动物模型(APP/PS1小鼠),并通过siRNA敲低进行功能验证,涵盖行为学、分子、细胞及组织学等多层次验证。

主要模型

APP/PS1转基因小鼠 HMC3人小胶质细胞系 SH-SY5Y神经元细胞系

重点核对

TMEM16F siRNA敲低序列及体内外转染方法 Aβ25–35处理浓度(20μM)和时间(24小时) Nigericin给药浓度(5μM)和时间(1小时) Morris水迷宫实验参数(平台位置、训练天数、剔除标准)

摘要

TMEM16F参与多种生理过程,如血液凝固、细胞膜融合和骨矿化。TMEM16F的激活已在多种中枢神经系统疾病中得到研究。已发现高水平的TMEM16F参与小胶质细胞的吞噬和转化。小胶质细胞介导的神经炎症是促进阿尔茨海默病进展的关键因素。然而,很少有研究探讨TMEM16F对阿尔茨海默病神经炎症的影响。在本研究中,我们建立了TMEM16F敲低的AD模型,包括体外和体内模型,以研究TMEM16F介导的AD神经炎症的潜在调控机制。我们进行了Morris水迷宫测试以评估动物的空间记忆能力,并检测了小胶质细胞M1/M2表型标志物和NLRP3炎症小体。我们的结果表明,在9月龄APP/PS1小鼠中TMEM16F升高。在小鼠中敲低TMEM16F后,空间记忆能力得到改善,小胶质细胞向M2表型极化得到促进,NLRP3炎症小体激活受到抑制,脑组织中的细胞凋亡和Aβ斑块沉积减少,脑损伤得到缓解。我们使用淀粉样蛋白-β(Aβ25–35)刺激人小胶质细胞以构建阿尔茨海默病的小胶质细胞模型。与对照组相比,Aβ25–35处理组的TMEM16F、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、促炎细胞因子和NLRP3炎症小体相关生物标志物的水平更高。TMEM16F敲低增强了M2表型生物标志物Arg1和Socs3的表达,减少了促炎因子白介素-1、白介素-6和肿瘤坏死因子-α的释放,并通过减少下游促炎因子白介素-1β和白介素-18来抑制NLRP3炎症小体激活。TMEM16F敲低对M1小胶质细胞的这种抑制作用可被NLRP3激动剂Nigericin部分逆转。我们的研究结果表明,TMEM16F通过参与小胶质细胞极化和NLRP3炎症小体激活参与阿尔茨海默病的神经炎症。这些结果表明,TMEM16F抑制可能是阿尔茨海默病治疗的潜在方法。

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
TMEM16F是否通过调节小胶质细胞极化和NLRP3炎症小体激活参与AD的神经炎症过程?
核心机制
TMEM16F通过促进小胶质细胞向M1表型极化并激活NLRP3炎症小体,加剧神经炎症;敲低TMEM16F可促进M2极化并抑制NLRP3炎症小体,从而减轻神经炎症。
主要证据
在APP/PS1小鼠中,siRNA-TMEM16F敲低改善空间记忆,减少Aβ斑块沉积和脑损伤;在HMC3细胞中,敲低TMEM16F促进M2标志物表达,减少促炎因子,且其作用被NLRP3激动剂Nigericin部分逆转。
研究意义
TMEM16F抑制可能是AD的一种潜在治疗策略。

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

检测TMEM16F表达及模型选择

评估AD小鼠不同月龄TMEM16F表达水平,选择合适模型。

通过Western blot和免疫组化检测3、6、9、12月龄APP/PS1小鼠及年龄匹配野生型小鼠脑组织中TMEM16F表达,发现9月龄APP/PS1小鼠TMEM16F显著升高。

2

siRNA敲低TMEM16F并评估认知功能

验证敲低TMEM16F对APP/PS1小鼠空间记忆的影响。

通过立体定位注射siRNA-TMEM16F至双侧海马,7天后进行Morris水迷宫测试,评估空间学习记忆能力。

3

检测小胶质细胞极化和NLRP3炎症小体

研究TMEM16F对小胶质细胞表型和NLRP3炎症小体的影响。

通过Western blot、免疫荧光、ELISA检测脑组织中M1/M2标志物、NLRP3炎症小体组分及炎症因子水平。

4

体外构建AD小胶质细胞模型并敲低TMEM16F

验证TMEM16F在Aβ刺激的小胶质细胞中的作用。

使用Aβ25–35刺激HMC3细胞,转染siRNA-TMEM16F,检测M1/M2标志物、炎症因子及NLRP3炎症小体组分。

5

验证NLRP3炎症小体介导的机制

确定TMEM16F敲低对M1极化的抑制作用是否依赖NLRP3炎症小体。

使用NLRP3激动剂Nigericin处理siRNA-TMEM16F细胞,检测M1/M2标志物及炎症因子变化。

6

评估神经保护效应

验证TMEM16F敲低的小胶质细胞条件培养基对神经元凋亡的影响。

收集不同处理组HMC3细胞的条件培养基处理SH-SY5Y细胞,通过流式细胞术和caspase-3活性检测凋亡。

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
Entranster™体内转染试剂Engreen Biosystem18668-11-1
青霉素-链霉素溶液BeyotimeC0222
抗TMEM16F抗体Proteintech20784-1-AP
抗Aβ抗体WanleibioWL01427
抗caspase-3抗体WanleibioWL02117
生物素化抗兔二抗Zhongshan IncSP-9002-1
抗iNOS抗体Proteintech18985
抗NLRP3抗体Proteintech19771
抗Iba-1抗体NovusNB100-1028
Cy3标记兔抗羊IgGAPExBIOK1215
FITC标记羊抗兔IgGAPExBIOK1203
DAPIBeyotimeC1002
透射电镜专用固定液ServicebioG1102
RIPA裂解液BeyotimeP0013D
蛋白酶抑制剂BestbioBB-3301
小鼠IL-18 ELISA试剂盒Andy GeneAD1905Mo
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Andy GeneAD3364Mo
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Jiangsu Meibiao Biotechnology Co., Ltd.MB-2899A
小鼠IL-4 ELISA试剂盒Jiangsu Meibiao Biotechnology Co., Ltd.MB-3400A
Caspase-1活性检测试剂盒BeyotimeC1101
Bradford蛋白定量试剂盒BiosharpBL524A
HMC3细胞ProcellCL-0620
MEM培养基ProcellPM150410
胎牛血清Procell164210
Lipo8000™转染试剂BeyotimeC0533
尼日利亚霉素TopscienceT16323
Aβ25-35APExBIOA1039
BCA蛋白定量试剂盒BestbioBB-3401
QuickBlock™封闭液BeyotimeP0252
抗TMEM16F抗体Proteintech20784-1-AP
抗iNOS抗体Proteintech18985-1-AP
抗Arg1抗体Proteintech66129-1-Ig
抗NLRP3抗体Proteintech19771-1-AP
抗pro-caspase1抗体Proteintech22915-1-AP
抗Cox2抗体WanleibioWL01750
抗Socs3抗体WanleibioWL01364
抗ASC抗体WanleibioWL02462
抗Bcl2抗体WanleibioWL01556
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
抗Bax抗体Cell Signaling Technology5023
抗β-actin抗体BiogotAP0060
羊抗兔IgG-HRPBiogotBS13278
ECL化学发光底物试剂Tannon180-5001
TRIzol试剂Invitrogen15596026
Evo M-MLV反转录试剂盒Accurate BiologyAG11711
SYBR® Green荧光染料Accurate BiologyAG11702
SH-SY5Y细胞National Collection of Authenticated Cell CulturesSCSP-5014
DMEM/F12培养基ProcellPM150251
Annexin V-FITCBestbioBB-41033
碘化丙啶文中未明确说明--
Caspase-3活性检测试剂盒BeyotimeC1116
Ac-DEVD-pNA底物BeyotimeP9710

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
动物实验(siRNA注射)
siRNA-TMEM16F剂量(5μg),注射体积(5μL),注射速率(0.2μL/min),注射坐标(X: ±2mm, Y: -2.4mm, Z: -1.7mm),注射次数(第0、3、6天)
阅读提示:Methods: Stereotactic injection of siRNA into mouse brain
行为学(Morris水迷宫)
平台直径(1.2m),隐藏平台试验天数(5天),可见平台试验天数(未明确),探针试验(第7天),剔除标准(未找到平台或多次跳下平台的小鼠排除)
阅读提示:Methods: Morris water maze test
细胞实验(siRNA转染)
siRNA浓度(未明确,但转染48小时),Aβ25–35浓度(20μM),处理时间(24小时),Nigericin浓度(5μM),处理时间(1小时)
阅读提示:Methods: Cell transfection; Figure 6 and 7 legends
神经元-小胶质细胞共培养
SH-SY5Y细胞密度(1×10^5 cells/孔),条件培养基处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Neuron-microglia coculture system