敲除瞬时受体电位锚蛋白1(TRPA1)通过MAPK/NF-κB信号调节胶质细胞表型并减轻小鼠脑出血后血肿周围神经炎症

Knockout of transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) modulates the glial phenotype and alleviates perihematomal neuroinflammation after intracerebral hemorrhage in mice via MAPK/NF-κB signaling.

作者信息Min Xia, Yù-Jié Chen, Beike Chen, Xufang Ru, Jie Wang, Jie Lin, Xiaoqin Tang, Weixiang Chen, Rong Hu, Weina Li, Hua Feng
PMID36608163
发布时间2023-02-01
DOI10.1097/WNR.0000000000001862

实验完整度

高

包含体外细胞模型(星形胶质细胞、星形胶质细胞-神经元共培养)和体内小鼠模型,结合转录组测序、免疫荧光、Western blot和行为学检测,并进行功能与机制验证。

主要模型

野生型星形胶质细胞和TRPA1−/−星形胶质细胞 星形胶质细胞-神经元共培养 野生型C57/BL6小鼠自体血注射ICH模型 TRPA1−/−小鼠自体血注射ICH模型

重点核对

体外血红素处理浓度40 μmol/l,处理时间6小时 TRPA1拮抗剂HC-030031浓度80 μmol/l 小鼠自体血注射ICH模型:注射体积15 μl,速率1.5 μl/min,注射深度3 mm和3.3 mm 免疫荧光分析采用GFAP、Ki67、S100A10、Iba1、ARG-1等标志物 行为学评估采用Basso小鼠量表、beam balance test和握力测试

摘要

本研究旨在探讨星形胶质细胞瞬时受体电位锚蛋白1(TRPA1)在脑出血(ICH)后神经炎症中胶质细胞表型转化中的作用。将野生型星形胶质细胞和TRPA1−/−星形胶质细胞进行6小时血红素处理,并评估钙离子和转录组测序。建立小鼠自体血注射ICH模型,评估血肿周围星形胶质细胞和小胶质细胞的增殖及表型。评估野生型ICH小鼠和TRPA1−/− ICH小鼠的神经炎症和行为表现。星形胶质细胞TRPA1敲除降低了体外血红素处理后星形胶质细胞的钙离子浓度,ICH模型后血肿周围的星形胶质细胞和小胶质细胞增殖。此外,RNA测序、免疫荧光和Western blotting结果显示,在TRPA1−/− ICH小鼠中,活化的星形胶质细胞转化为A2表型。在TRPA1−/− ICH小鼠血肿周围观察到‘阿米巴样’小胶质细胞。A2星形胶质细胞和‘阿米巴样’小胶质细胞的增殖改善了ICH后的神经炎症。通过抑制丝裂原活化蛋白激酶/核因子kappa-B信号通路,炎症反应减轻,与野生型ICH小鼠相比,TRPA1−/− ICH小鼠的神经功能缺损得到改善。这项研究表明,星形胶质细胞TRPA1是通过调节ICH后胶质细胞表型来挽救神经炎症的新治疗靶点。

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
星形胶质细胞TRPA1在脑出血后神经炎症中如何调节胶质细胞表型转化?
核心机制
星形胶质细胞TRPA1敲除通过抑制MAPK/NF-κB信号通路,促进星形胶质细胞向A2表型转化和小胶质细胞向‘阿米巴样’表型转化,减轻炎症反应。
主要证据
体外血红素处理星形胶质细胞,星形胶质细胞-神经元共培养的RNA-seq,以及小鼠ICH模型的免疫荧光、Western blot和行为学测试显示,TRPA1敲除降低钙离子内流,上调A2特异性标志物S100A10和ARG-1,抑制p-ERK和p-IKKβ表达,改善神经功能。
研究意义
星形胶质细胞TRPA1是减轻脑出血后神经炎症的新治疗靶点,为通过调节胶质细胞表型治疗脑出血提供潜在策略。

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

体内ICH模型建立及星形胶质细胞增生观察

验证ICH后星形胶质细胞在血肿周围的增生和TRPA1表达。

采用自体血注射建立小鼠ICH模型,通过免疫荧光和Western blot检测GFAP和Ki67表达,以及TRPA1与GFAP共定位。

2

体外血红素处理星形胶质细胞及钙离子检测

评估TRPA1对血红素处理后星形胶质细胞钙离子内流的影响。

原代星形胶质细胞用40 μmol/l血红素处理6小时,同时设置TRPA1−/−或HC030031处理组,使用Fluo-4 AM检测钙离子荧光强度。

3

星形胶质细胞-神经元共培养和RNA-seq

分析TRPA1敲除对血红素处理后星形胶质细胞转录组及表型的影响。

原代星形胶质细胞与神经元共培养,血红素处理6小时,提取RNA进行转录组测序,分析差异表达基因和A1/A2表型标志物。

4

体内胶质细胞表型检测

验证TRPA1敲除对ICH后星形胶质细胞A2表型和小胶质细胞‘阿米巴样’表型的影响。

通过免疫荧光和Western blot检测血肿周围S100A10(A2标志物)、ARG-1(M2标志物)和Iba1表达,并分析小胶质细胞形态。

5

炎症因子和信号通路检测

评估TRPA1敲除对ICH后炎症因子和MAPK/NF-κB信号通路的影响。

Western blot检测IL-1β、IL-6、TNF-α、p-ERK/ERK、p-IKKβ/IKKβ水平。

6

行为学评估

评估TRPA1敲除对ICH后神经功能的影响。

对小鼠进行Basso小鼠量表、平衡木测试和握力测试。

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
杜氏改良Eagle培养基/F12GibcoC11330500BT
Neurobasal培养基Gibco21103049
B27添加剂Gibco17504044
Glutamax-IGibco35050061
青霉素/链霉素Gibco15140122
胎牛血清Gibco10091148
马血清Procell164215
多聚-L-赖氨酸Thermo ScientificA3890401
胰蛋白酶----
DNA酶Sigma-AldrichDN25
血红素Sigma-Aldrich51280
HC-030031Sigma-AldrichH4415
异氟烷----
微量注射器针头HamiltonRN1702
微量注射泵KD Scientific--
立体定位仪----
颅骨钻----
Transwell小室Merck MilliporeMCHT06H48
兔抗Ki67一抗Abcamab15580
小鼠抗TRPA1一抗Santa Cruzsc-376495
大鼠抗GFAP一抗InvitrogenVB298933
小鼠抗Iba1一抗Wako019-19741
小鼠抗S100A10一抗Cell Signaling Technology5529S
小鼠抗ARG-1一抗BD Biosciences610709
Alexa Fluor 488 conjugated二抗Invitrogen--
Alexa Fluor 555 conjugated二抗Invitrogen--
DAPI----
含蛋白酶和磷酸酶抑制剂的裂解缓冲液Thermo Fisher78510
碧云天蛋白浓度检测试剂盒Beyotime--
大鼠抗GFAP一抗InvitrogenVB298933
兔抗IL-6一抗Abcamab179570
小鼠抗TNF-α一抗Santa Cruzsc-52746
兔抗Iba1一抗Cell Signaling Technology17198
兔抗IL-1β一抗GeneTexGTX74034
兔抗ERK一抗Abcamab17942
兔抗p-ERK一抗Abcamab201015
兔抗IKKβ一抗Cell Signaling Technology8943
兔抗p-IKKβ一抗Cell Signaling Technology2697
小鼠抗ARG-1一抗BD Biosciences610709
小鼠抗S100A10一抗Cell Signaling Technology5529S
小鼠抗GAPDH一抗ZEN BIO200306-7E4
小鼠抗β-actin一抗BosterBM0627
兔抗tubulin一抗Proteintech10094-1-AP
HRP标记IgGProteintech--
ECL试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜----
Fluo-4 AMBeyotimeS1060
TRIzol试剂Thermo Scientific15596018
握力计Columbus Instruments1027SM

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
星形胶质细胞和神经元原代培养的条件,包括消化酶浓度、时间和密度
阅读提示:见Methods中‘Culture of primary neurons and primary astrocytes’
体外血红素处理
血红素浓度40 μmol/l,处理6小时;HC030031浓度80 μmol/l
阅读提示:见Methods中‘Experimental groups and sample sizes’
钙成像检测
Fluo-4 AM稀释比例1:1000,孵育时间45分钟
阅读提示:见Methods中‘Calcium-ion fluorescent probe’
RNA-seq
样本分组(对照、hemin 6h、TRPA1−/− hemin 6h),每组n=3;差异表达阈值FDR<0.05,fold change≥2
阅读提示:见Methods中‘RNA-sequencing’和结果部分
动物模型建立
小鼠品系、年龄(8-10周)、体重(22-26g)、自体血注射体积(15 μl)和速率(1.5 μl/min)
阅读提示:见Methods中‘Animals’和‘Intracerebral hemorrhage model’
免疫荧光
抗体稀释比例(例如GFAP 1:200, S100A10 1:400等), 切片厚度25μm
阅读提示:见Methods中‘Immunofluorescence’
Western blot
上样量30 μg/孔,抗体稀释比例,PVDF膜封闭和洗涤条件
阅读提示:见Methods中‘Western blotting’
行为学评估
BMS评分、平衡木测试和握力测试的具体操作和评分标准
阅读提示:见Methods中‘Behavioral assessments’