利用利鲁唑增强BDNF逆转多柔比星诱导的认知功能下降和神经发生减少

BDNF Augmentation Using Riluzole Reverses Doxorubicin-Induced Decline in Cognitive Function and Neurogenesis.

作者信息Manal T Usmani, Robert P Krattli, Sanad M El-Khatib, Anh C D Le, Sarah M Smith, Janet E Baulch, Ding Quan Ng, Munjal M Acharya, Alexandre Chan
PMID36720792
发布时间2023-04
DOI10.1007/s13311-022-01339-z

实验完整度

包含体外动物模型(C57BL/6J小鼠)行为学测试、免疫荧光、ELISA等多层级实验,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

雌性C57BL/6J小鼠 多柔比星诱导的认知障碍小鼠模型

重点核对

ADR剂量:2 mg/kg,腹腔注射,每周一次,共4周 RZ给药:13 mg/kg/天,通过饮用水给予,持续4-7周 BrdU标记:50 mg/kg,腹腔注射,每日一次,共6天,用于标记增殖细胞 样本量:每组12-24只小鼠(行为学),8-12只(免疫组化),8-9只(ELISA) 统计方法:双因素方差分析(two-way ANOVA)和Bonferroni多重比较

摘要

癌症相关性认知障碍(CRCI)严重影响数百万癌症幸存者的生活质量。脑源性神经营养因子(BDNF)已被证明能促进体内齿状回神经发生的存活、分化和维持,而化疗会引起多种生理和细胞改变,包括神经发生减少和与认知障碍相关的神经炎症增加。在我们的临床研究中,接受多柔比星(Adriamycin®,ADR)治疗的乳腺癌患者血液中BDNF水平显著降低,这与更高的CRCI风险相关。我们以往关于CRCI的啮齿动物研究也显示齿状回神经发生显著减少,并伴随认知障碍。在本研究中,我们利用雌性小鼠ADR诱导的认知衰退模型,测试了利鲁唑(RZ)的作用,利鲁唑是一种口服活性的BDNF增强药物,已被FDA批准用于肌萎缩侧索硬化症。ADR处理的小鼠在饮用水中接受RZ治疗1个月后,海马依赖性学习和记忆功能(空间识别)、恐惧消退记忆巩固显著改善,焦虑样行为减少。RZ阻止了化疗诱导的海马BDNF水平降低。重要的是,RZ减轻了化疗诱导的新生未成熟神经元丢失、齿状回神经发生减少和神经炎症。总之,这些数据为通过增强BDNF的RZ治疗预防CRCI的可转化方法提供了临床前证据。

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
利鲁唑(RZ)是否能通过增强BDNF来逆转多柔比星(ADR)诱导的认知功能下降和神经发生减少?
核心机制
RZ通过阻止化疗诱导的BDNF水平下降,进而减轻神经发生减少和神经炎症,从而改善认知功能。
主要证据
在ADR处理的小鼠中,RZ治疗改善了空间识别记忆、恐惧消退记忆巩固,并减少焦虑样行为;同时恢复了海马BDNF水平,增加了DCX+新生神经元和BrdU+-NeuN+成熟神经元数量,并减少了激活的小胶质细胞(IBA1+-CD68+)。
研究意义
本研究提供了口服利鲁唑作为增强BDNF的可行药理学策略的临床前证据,用于减轻化疗引起的认知功能障碍。

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

动物模型建立与分组

建立ADR诱导的认知障碍小鼠模型,并设置对照组以评估RZ的效果

使用雌性C57BL/6J小鼠,分为四组:Con+Veh、ADR+Veh、Con+RZ、ADR+RZ。ADR组接受2 mg/kg ADR腹腔注射,每周一次,共4周;RZ组在最后一次ADR注射后24小时开始在饮用水中给予13 mg/kg/天的RZ。

2

认知功能行为学测试

评估RZ对ADR诱导的认知功能障碍和焦虑样行为的影响

在RZ治疗开始后4周,进行空间识别任务(NPR)、高架十字迷宫(EPM)和恐惧消退记忆巩固任务(FE)。

3

BDNF水平检测

验证RZ是否能恢复化疗诱导的海马BDNF水平下降

行为学测试后,取小鼠海马组织,通过ELISA检测BDNF蛋白水平。

4

新生神经元和神经发生分析

评估RZ对化疗诱导的新生神经元丢失和神经发生减少的影响

使用免疫荧光染色检测DCX+未成熟神经元和BrdU+-NeuN+成熟神经元,并通过共聚焦显微镜成像和三维体积定量分析。

5

神经炎症分析

评估RZ对化疗诱导的神经炎症(小胶质细胞激活)的影响

通过IBA1-CD68双重免疫荧光染色和三维体积定量分析,检测海马齿状回和齿状门区激活的小胶质细胞体积。

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
阿霉素Sigma--
利鲁唑Selleckchem--
5-溴-2'-脱氧尿苷Sigma--
抗DCX抗体Abcam--
抗BrdU抗体Abcam--
抗NeuN抗体Millipore--
抗IBA1抗体Wako--
抗CD68抗体AbD Serotec--
驴抗兔Alexa Fluor 568二抗----
驴抗大鼠Alexa Fluor 488二抗Invitrogen--
驴抗兔Alexa Fluor 568二抗Invitrogen--
山羊抗大鼠Alexa Fluor 647二抗Abcam--
山羊抗兔Alexa Fluor 488二抗Abcam--
BDNF ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
Nunc MaxiSorp酶标板Biolegend--
酶标仪BioTek SynergyMx--

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
动物模型和分组
小鼠品系、性别、年龄、来源;ADR剂量、给药途径、频率和时间;RZ剂量、给药途径;分组设置
阅读提示:Materials and Methods中的Animals and Treatments部分和Fig. 1A
行为学测试
测试时间点、具体参数(如NPR中探索时间、EPM开放臂时间、FE中音-电击配对次数、消退训练次数等)
阅读提示:Materials and Methods中的Cognitive Testing部分和相关图注(Fig. 1, Fig. 2)
BDNF检测
海马组织取材时间、ELISA试剂盒类型、样品处理步骤(如稀释倍数、酸化中和)
阅读提示:Materials and Methods中的BDNF ELISA部分
免疫组化
固定、切片厚度、抗体浓度、孵育时间、成像参数(如z-stack厚度、分辨率)、图像分析算法
阅读提示:Materials and Methods中的Immunohistochemistry部分和相关图注(Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6)