小胶质细胞中Egln3的表达增强阿尔茨海默病的神经炎症反应

Egln3 expression in microglia enhances the neuroinflammatory responses in Alzheimer's disease

作者信息Jiaxin Guan, Pengfei Wu, Meiling Liu, Chuanlu Jiang, Xiangqi Meng, Xiaowei Wu, Meijiao Lu, Ying Fan, Lu Gan
PMID39701332
发布时间2025-03-21
DOI10.1016/j.bbi.2024.12.022

实验完整度

包含多种证据层级:GEO数据分析、细胞模型(BV2/HMC3)、原代小胶质细胞、APP/PS1动物模型、行为学实验,并进行了功能验证(siRNA/过表达)和机制研究(RNA-seq和MAPK抑制剂)。

主要模型

APP/PS1小鼠 BV2细胞 HMC3细胞 原代小胶质细胞

重点核对

APP/PS1小鼠,8月龄(siRNA)或6月龄(过表达),雄性 侧脑室注射siEgln3或过表达质粒,每周1次共4周 Aβ1-42处理浓度20 µM MAPK抑制剂处理 行为学实验(水迷宫和新物体识别)

摘要

Alzheimer's disease (AD), characterized by cognitive and behavioral abnormalities, is the most prevalent neurodegenerative disease worldwide. Neuroinflammation, which is induced by microglial activation, resulting in the expression of a multitude of inflammatory factors, is one of the principal characteristics of AD. Herein, we found that Egln3 is differentially expressed in microglia in the brains of AD mice. Egln3 is a member of the Egln family of proline hydroxylases, which regulates a variety of biological processes, including transcription, the cell cycle, and apoptosis, through hydroxylation, ubiquitylation, and participation in glycolysis. To further observe the effects of Egln3 on cognitive function, we utilized APP/PS1 mice as a pathological model of AD to conduct behavioral experiments and assess the expression levels of Aβ and inflammatory factors. The specific mechanisms by which Egln3 affects microglial activation were analyzed using in vitro experiments and transcriptome sequencing. The results of these analyses demonstrated that Egln3 is highly expressed in microglia in AD. Inhibition of Egln3 expression in the brains of APP/PS1 mice improves neuroinflammatory responses and cognitive function, indicating that a high expression of Egln3 promotes AD progression. Furthermore, our findings indicate that Egln3 could activate the MAPK pathway, which in turn contributes to the aggravation of neuroinflammation. Inhibition of the MAPK pathway results in attenuation of the pro-inflammatory state of microglia. Consequently, Egln3 may exacerbate neuroinflammation and promote AD progression via the MAPK pathway in microglia, making it a promising target for AD-related therapies.

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
小胶质细胞中Egln3在AD发病中的作用及机制是什么?
核心机制
Egln3通过上调ApoE表达激活MAPK通路,促进小胶质细胞向促炎表型转化,释放炎症因子(IL-1β、TNF-α等)和趋化因子,加剧神经炎症和Aβ沉积。
主要证据
在APP/PS1小鼠中敲低Egln3减少Aβ沉积和CD68表达,改善认知功能;过表达则相反。体外实验证实Egln3过表达增加促炎因子释放,MAPK抑制剂可逆转此效应。
研究意义
Egln3可能成为AD治疗的潜在靶点,靶向神经炎症可能为AD治疗提供新方向。

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

Egln3表达分析

分析Egln3在AD小鼠和正常小鼠小胶质细胞中的表达差异

对GEO数据集GSE129296进行差异表达分析,并在APP/PS1小鼠脑组织中通过免疫荧光和Western blot验证Egln3在小胶质细胞中的表达。

2

体内干预Egln3表达

验证Egln3对AD小鼠Aβ沉积和认知功能的影响

在APP/PS1小鼠侧脑室注射siEgln3或过表达质粒,通过免疫荧光检测Aβ沉积和微胶质细胞活化标志物CD68,并通过水迷宫和新物体识别实验评估认知功能。

3

体外Egln3功能验证

验证Egln3对微胶质细胞促炎激活的影响

在BV2和HMC3细胞中敲低或过表达Egln3,检测IL-1β和TNF-α的表达水平以及CD68的表达,观察细胞表型变化。

4

转录组分析

探究Egln3调控微胶质细胞炎症的潜在机制

在BV2细胞和原代小胶质细胞中过表达Egln3后进行RNA-seq,鉴定差异表达基因,并通过GO/KEGG富集分析确定相关通路,特别是MAPK通路,并通过Western blot验证关键蛋白表达。

5

MAPK通路验证

验证MAPK通路在Egln3介导的微胶质细胞炎症中的作用

使用MAPK抑制剂处理Egln3过表达和Aβ处理的微胶质细胞,检测IL-1β和TNF-α水平及CD68表达,确认通路因果关系。

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
验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
三溴乙醇Nanjing Aibei Biotechnology Co., Ltd.--
Egln3小干扰RNAAnhui General Biotechnology Co., Ltd--
Egln3过表达RNA寡核苷酸Anhui General Biotechnology Co., Ltd--
BV2细胞ProCell (Wuhan, China)--
HMC3细胞ProCell (Wuhan, China)--
MEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
Lipofectamine3000转染试剂InvitrogenL3000008
β-淀粉样蛋白1-42MCEHY-P5905
RIPA裂解液Seven--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜----
快速封闭液Beyotime--
抗Iba-1抗体AbcamAB283319
抗Egln3抗体AffinityDF12694
抗IL-1β抗体ImmunoWayYT5201
抗TNF-α抗体ImmunoWayYT4689
抗β-actin抗体ImmunoWayYM8010
抗NF-κB抗体Proteintech66535-1-Ig
抗IL-17抗体Proteintech13082-1-AP
抗TRAF6抗体ImmunoWayYT4720
抗CCL5抗体Proteintech12000-1-AP
抗CCL7抗体AbcamAB228979
抗IL-6抗体Proteintech21865-1-AP
抗IL-1α抗体Proteintech16765-1-AP
抗ApoE抗体Proteintech66830-1-Ig
抗MAPK抗体Proteintech14064-1-AP
抗磷酸化MAPK抗体Proteintech28796-1-AP
增强化学发光试剂Seven--
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
TRIzol试剂Sigma-AldrichT9424
反转录试剂盒Roche04897030001
SYBR Green定量PCR预混液Roche04913914001
ELISA试剂盒Jianglai--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
VAHTS Universal V6 RNA-seq文库制备试剂盒----
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
CD11b+小胶质细胞分选试剂盒RWDK1306-10
细胞分选柱RWDHCSC-25
快速封闭液Beyotime--
抗Iba-1抗体AbcamAB283319
抗CD68抗体AbcamAB303565
抗Egln3抗体AbcamAB184714
抗Aβ抗体ImmunoWayYT5754
抗GFAP抗体Proteintech16825-1-AP
抗NeuN抗体Proteintech26975-1-AP
Alexa Fluor 594或488偶联二抗ImmunoWayRS3611, RS3208
ECLIPSE TiS荧光显微镜Nikon--

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
APP/PS1小鼠性别(雄性)、年龄(8个月龄用于siRNA,6个月龄用于过表达)、饲养条件(温度、湿度、光照周期)
阅读提示:Methods 2.1 Animals
侧脑室注射
注射剂量(5 μl, 0.5 nmol/μl的siRNA或过表达寡核苷酸)、注射频率(每周1次共4周)、麻醉剂(三溴乙醇400 mg/kg)
阅读提示:Methods 2.1 Animals
细胞培养
细胞系(BV2、HMC3)、培养基(MEM+10% FBS+1% P/S)、培养条件(37℃, 5% CO2)
阅读提示:Methods 2.6 Cell culture and treatment
药物处理
Aβ1-42浓度(20 μM)、溶剂(DMSO)、处理时间(6小时后更换培养基并加入Aβ)
阅读提示:Methods 2.6 Cell culture and treatment
MAPK抑制剂干预
MAPK抑制剂名称、浓度和处理时间(文中未明确说明)
阅读提示:Methods 2.6和Results 3.5
行为学实验
水迷宫装置参数(池直径120cm,平台直径6cm,温度22±2℃)、新物体识别实验参数(盒子尺寸、适应时间、探索时间)
阅读提示:Methods 2.2和2.3