通过cGAS/STING通路加剧小胶质细胞焦亡,牙齿缺失损害SAMP8小鼠认知功能

Tooth loss impairs cognitive function in SAMP8 mice by aggravating pyroptosis of microglia via the cGAS/STING pathway.

作者信息Xu Sun, Yunping Lu, Jiangqi Hu, Shixiang Meng, Xiaoyu Wang, Qingsong Jiang
PMID40918734
发布时间2025-08-22
DOI10.3389/fnagi.2025.1628520

实验完整度

包含体内动物模型(SAMP8小鼠)和体外细胞模型(BV2)两个独立证据层级,并结合行为学、病理学及分子生物学验证,明确功能验证(STING敲低)和机制验证(cGAS-STING通路)。

主要模型

SAMP8小鼠(5月龄雄性,牙齿缺失模型) BV2小胶质细胞系(STING敲低模型)

重点核对

模型:5月龄雄性SAMP8小鼠,牙齿缺失组拔除双侧上颌磨牙,假手术组仅损伤牙龈 分组:每组6只,共12只 行为学:术后8周进行Y迷宫和新物体识别测试 体外:BV2细胞转染STING siRNA,48小时后检测焦亡相关蛋白 统计:Shapiro-Wilk正态性检验,组间比较采用t检验或Mann-Whitney U检验

摘要

背景:阿尔茨海默病(AD)是老年人中常见的神经退行性疾病。据推测,AD的发生和发展受多种因素共同影响。有报道称,牙齿缺失导致的咬合支持丧失是引发认知功能障碍的危险因素。本研究旨在探讨牙齿缺失与认知功能障碍之间的关系,并阐明焦亡在促进阿尔茨海默病进展中的作用。方法:将5月龄雄性快速老化小鼠P8(SAMP8)分为两组(每组6只):S组(假手术)和TL组(牙齿缺失)。采用Y迷宫和新物体识别(NOR)实验评估空间记忆能力。此外,对海马进行病理学和分子生物学评估,以评估焦亡相关指标及cGAS/STING的变化。我们进一步在体外验证了二者之间的相关性。结果:病理切片染色显示,牙齿缺失后,焦亡靶蛋白GSDMD表达上调,cGAS/STING通路异常激活,尤其是在小胶质细胞中。在体外,我们证明敲低STING的BV2小胶质细胞改善了炎症级联反应并下调了焦亡特征。讨论:这些数据表明,牙齿缺失导致的咬合支持丧失诱导焦亡相关蛋白沉积,这可能与cGAS/STING信号通路密切相关。这为老年人口腔健康与认知行为障碍的治疗和预防提供了新的见解。

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
牙齿缺失是否通过cGAS/STING通路诱导小胶质细胞焦亡,从而导致认知功能障碍?
核心机制
牙齿缺失导致海马区线粒体功能障碍和mtDNA异常积累,激活cGAS-STING通路,进而促进小胶质细胞焦亡,加剧神经炎症并损害认知功能。
主要证据
体内实验显示SAMP8小鼠牙齿缺失后海马区GSDMD表达上调,cGAS/STING通路激活,行为学测试表现下降;体外实验显示STING敲低可抑制BV2细胞的焦亡特征。
研究意义
为牙齿缺失相关的认知障碍提供新的治疗和预防靶点,强调口腔健康对老年人群认知行为障碍的重要性。

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

建立牙齿缺失动物模型

模拟咬合支持丧失,研究其对认知功能的影响

5月龄雄性SAMP8小鼠随机分为S组(假手术)和TL组(拔除双侧上颌磨牙),术后8周进行行为学测试。

2

行为学评估认知功能

检测牙齿缺失后小鼠空间记忆和短时记忆能力变化

采用Y迷宫和新物体识别(NOR)测试评估认知功能。

3

海马组织病理学与超微结构观察

评估牙齿缺失后海马神经元损伤和焦亡形态特征

通过Nissl染色观察神经元结构,透射电镜观察细胞形态变化。

4

检测焦亡相关蛋白表达

验证牙齿缺失是否诱导焦亡

采用免疫荧光、qRT-PCR和Western blot检测海马组织中GSDMD和GSDMD-N的表达水平及细胞定位。

5

检测cGAS-STING通路激活

探究牙齿缺失是否激活cGAS-STING通路

通过免疫荧光、qRT-PCR、Western blot和ELISA检测cGAS、STING、TBK1、p-TBK1和cGAMP的表达。

6

体外验证STING敲低对焦亡的影响

验证cGAS-STING通路在介导小胶质细胞焦亡中的因果作用

在BV2细胞中利用siRNA敲低STING,检测焦亡相关蛋白表达和细胞死亡情况。

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
水合氯醛----
DMEM培养基Gibco11965092
胎牛血清Gibco1693361
青霉素----
链霉素----
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778100
Opti-MEM培养基----
抗TFAM抗体ABclonalA3173
中性树胶Biosharp--
奥林巴斯/BX61光学显微镜OlympusBX61
三色荧光免疫组化小鼠/兔试剂盒ImmunowayRS0035
抗IBA-1抗体Abcamab178846
抗GFAP抗体Abcamab7260
抗NeuN抗体Abcamab177487
抗STING/TMEM173抗体ABclonalA3575
抗GSDMD抗体Proteintech66387-1-lg
Calcein/PI细胞活力/细胞毒性检测试剂盒BeyotimeC2015M
醋酸铀----
柠檬酸铅----
JEM1200EX透射电子显微镜JEOL--
Pierce RIPA裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
2'3'-cGAMP ELISA试剂盒Thermo Fisher ScientificEIAGAMP
超纯RNA提取试剂盒CWBIO--
All-in-one第一链cDNA合成预混试剂盒Novoprotein--
MagicSYBR PCR预混液CWBIO--
Bio-Rad CFX Connect实时荧光定量PCR仪Bio-RadCFX Connect Optics Module
PVDF膜----
抗GSDMD抗体Proteintech66387-1-lg
抗GSDMD-N抗体ImmunowayYT7991
抗cGAS抗体ABclonalA8335
抗STING/TMEM173抗体ABclonalA3575
抗TBK1/NAK抗体Cell Signaling Technology3504
抗磷酸化TBK1/NAK抗体Cell Signaling Technology5483
抗NLRP3抗体Cell Signaling Technology15101
抗IL-18抗体Cell Signaling Technology57058
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
二抗Cell Signaling Technology7074S
ECL化学发光试剂盒----
SPSS统计软件17.0版SPSS Inc.--
GraphPad Prism 8软件GraphPad--

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
小鼠品系、年龄、性别、体重;手术方式(拔牙或假手术);麻醉剂种类及剂量;术后镇痛剂种类及剂量
阅读提示:Materials and Methods, Animals and Group assignment and surgery method
行为学测试
Y迷宫实验参数(时长,记录标准);NOR实验适应期、训练期、测试期安排;计算指标公式
阅读提示:Materials and Methods, Y-maze test and Novel object recognition (NOR); Figure 1
组织样本采集
处死方式;脑组织固定方法(2.5%戊二醛、4%多聚甲醛);海马组织分离方法
阅读提示:Materials and Methods, Hippocampus collection
细胞培养与转染
BV2细胞系来源及货号;培养基组成(DMEM、10%FBS、双抗);STING siRNA序列及浓度;转染试剂及转染时间
阅读提示:Materials and Methods, Cell culture and Small interfering RNA (siRNA) transfection
分子检测
qRT-PCR引物序列;Western blot抗体信息(anti-GSDMD, anti-cGAS, anti-STING等);ELISA试剂盒信息;内参基因(β-actin, GAPDH)
阅读提示:Materials and Methods, Real-time polymerase chain reaction and Western blot analysis