肾上腺髓质素增加大鼠DRG和脊髓运动神经元中cAMP积累和BDNF表达

Adrenomedullin increases cAMP accumulation and BDNF expression in rat DRG and spinal motor neurons.

作者信息Mohsen Sisakht, Zahra Khoshdel, Amir Mahmoodazdeh, Sayed Mohammad Shafiee, Mohammad Ali Takhshid
PMID34712429
发布时间2021-07
DOI10.22038/ijbms.2021.54796.12289

实验完整度

包含原代神经元培养、qRT-PCR、cAMP检测、Western blot和ELISA等体外实验,验证了AM受体表达及cAMP/CREB信号通路,但未涉及动物模型或体内验证,且未深入探讨机制。

主要模型

大鼠胚胎DRG神经元原代培养 大鼠胚胎脊髓运动神经元原代培养

重点核对

大鼠胚胎来源:孕15天(E15) 细胞密度:1×10^5 cells/ml AM浓度:10^-11至10^-6 M(cAMP测定)及25 nM(p-CREB、Western blot、ELISA) AM22-52拮抗剂使用及pA2值(DRG 7.59;SM 7.62)

摘要

目的:肾上腺髓质素(AM)在脊髓中高表达。在本研究中,我们研究了AM及其受体组分,包括降钙素受体样受体(CLR)和受体活性修饰蛋白(RAMPs)在背根神经节(DRG)和脊髓运动(SM)神经元中的表达。此外,评估了AM对cAMP/cAMP反应元件结合蛋白(CREB)、AKT/糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)信号通路以及脑源性神经营养因子(BDNF)和神经营养素-3(NT-3)表达的影响。材料与方法:分离、纯化和培养大鼠胚胎DRG和SM神经元。使用实时PCR评估AM、CLR和RAMPs的表达。使用酶联免疫吸附测定法测定cAMP水平、p-CREB、BDNF和NT-3。通过蛋白质印迹法测定p-AKT和p-GSK-3β水平。实时PCR显示AM、CLR、RAMP2和RAMP3在DRG和SM神经元中均有表达。结果:AM增加了DRG和SM神经元中cAMP积累和p-CREB水平。AM增加了DRG中p-AKT和p-GSK-3β,但在SM神经元中没有。AM显著增加了DRG和SM神经元中BDNF的表达。在DRG和SM神经元中NT-3水平也有所增加,在SM神经元中具有统计学显著性。结论:这些结果表明DRG和SM神经元都是AM在脊髓中作用的靶点。AM在DRG和SM神经元中增加BDNF表达表明AM在感觉和运动神经元的保护、存活和再生中可能发挥有益作用。

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
AM及其受体组分在DRG和脊髓运动神经元中的表达情况,以及AM对cAMP/CREB、AKT/GSK-3β信号通路和BDNF、NT-3表达的影响。
核心机制
AM通过受体介导激活cAMP/CREB信号通路,促进BDNF表达;AKT/GSK-3β通路仅在DRG神经元中被激活。
主要证据
qRT-PCR显示两种神经元均表达AM、CLR、RAMP2/RAMP3;cAMP检测显示AM剂量依赖性增加cAMP积累且被AM22-52拮抗;Western blot显示DRG中p-AKT/p-GSK-3β增加;ELISA显示BDNF显著增加。
研究意义
首次报道AM及受体在SM神经元中的表达,提示AM在感觉和运动神经元的保护、存活和再生中可能发挥有益作用。

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

胚胎DRG和SM神经元的分离、纯化与培养

获得纯化的DRG和脊髓运动神经元,用于后续实验。

从孕15天大鼠胚胎中分离DRG,经0.125%胰蛋白酶消化和机械吹打,接种于多聚赖氨酸包被的培养板,用Neuro Basal-A培养基(含2% B27、GlutaMAX、青霉素和链霉素)培养;用FUDR和尿苷去除非神经细胞。SM神经元经OptiPrep梯度离心纯化,取F2层培养。

2

表达谱分析(qRT-PCR)

检测AM及受体组分CLR、RAMP2、RAMP3在DRG和SM神经元中的表达。

提取RNA,用cDNA合成试剂盒反转录,SYBR Green实时PCR检测AM、CLR、RAMP2、RAMP3和β-肌动蛋白,以β-肌动蛋白为内参,2^-ΔΔCt法计算相对表达。

3

cAMP积累检测及受体药理学特征分析

评估AM对cAMP积累的影响,并通过拮抗剂实验验证受体介导作用。

DRG和SM神经元在含1 μM RO-20-1724的无血清DMEM中孵育30分钟,然后以AM(10^-11至10^-6 M)在有或无AM22-52的情况下处理10分钟,用100%冰乙醇终止反应,用ELISA试剂盒检测cAMP水平。

4

p-CREB水平检测

评估AM对CREB磷酸化的影响。

DRG和SM神经元用AM(25 nM)处理20分钟,用ELISA检测细胞裂解液中p-CREB(Ser133)水平。

5

Western blot检测AKT/GSK-3β磷酸化

评估AM对DRG和SM神经元中AKT/GSK-3β信号通路的影响。

用AM(25 nM)处理细胞后裂解,BCA法测定蛋白浓度,SDS-PAGE电泳并转膜,用特异性抗体检测p-AKT (Ser473)、p-GSK-3β (Ser9)及相应总蛋白,β-Tubulin作为内参。

6

BDNF和NT-3表达检测

评估AM对神经营养因子BDNF和NT-3表达的影响。

DRG和SM神经元用AM(25 nM)处理后,用ELISA检测BDNF和NT-3蛋白浓度,结果归一化至总蛋白浓度。

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
肾上腺髓质素(大鼠)Bachem Americas, Inc.--
肾上腺髓质素22-52Bachem Americas, Inc.--
RO-20-1724Sigma-Aldrich--
毛喉素Sigma-Aldrich--
cAMP ELISA试剂盒Cayman Chemical581001
DuoSet IC磷酸化CREB (S133) ELISA试剂盒R&D Systems--
NP40裂解缓冲液----
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
BCA蛋白定量试剂盒Novagen--
NP40裂解缓冲液----
硝酸纤维素膜----
增强化学发光试剂--ab133406
ChemiDoc TM MP成像系统Bio-Rad--
BDNF ELISA试剂盒Cloud-Clone USA--
NT-3 ELISA试剂盒Elabscience USA--
Neuro Basal-A培养基----
B27添加剂----
GlutaMAX添加剂----
胰蛋白酶Sigma-Aldrich--
多聚赖氨酸----
5-氟脱氧尿苷----
尿苷----
OptiPrep密度梯度分离液----
抗β III微管蛋白抗体Cell Signaling--
DAPISigma-Aldrich--
Alexa 488标记的山羊抗小鼠二抗Cell Signaling--

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
胚胎年龄(E15)、细胞密度(1×10^5 cells/ml)、培养基成分(Neuro Basal-A + 2% B27 + 2 mM GlutaMAX + 抗生素)、FUDR/尿苷浓度(20 mM)和持续时间(72小时)
阅读提示:Methods: Isolation and culture of embryonic rat DRG and SM neurons
cAMP测定
AM浓度范围(10^-11至10^-6 M)、RO-20-1724浓度(1 μM)和预孵育时间(30分钟)、AM处理时间(10分钟)、拮抗剂AM22-52的使用、阳性对照Forskolin浓度(1 μM)
阅读提示:Methods: cAMP assay; Figure 3
p-CREB检测
AM浓度(25 nM)、处理时间(20分钟)
阅读提示:Methods: Quantification of phosphorylated-CREB; Figure 4
Western blot
AM浓度(25 nM)、蛋白上样量(20 µg)、一抗稀释度、内参(β-Tubulin)
阅读提示:Methods: Western blot; Figure 5
ELISA
AM浓度(25 nM)、总蛋白定量方法(Bradford法)
阅读提示:Methods: Enzyme-linked immunosorbent assay; Figure 6