血清素通过组蛋白血清素化促进下牙槽神经横断后唇部感觉恢复

Serotonin promotes lip sensory recovery after inferior alveolar nerve transection via histone serotonylation.

作者信息Suning Mao, Gaowei Zhang, Pingchuan Ma, Zhongkai Ma, Chunjie Li, Li Ye
PMID41040553
发布时间2025-10
DOI10.1016/j.jds.2025.04.001

实验完整度

高

包含体内小鼠模型和体外原代神经元两个独立证据层级,并通过外源性血清素和GK921抑制剂进行功能验证及机制验证(组蛋白血清素化),覆盖分子、细胞和整体水平。

主要模型

C57BL/6J小鼠下牙槽神经横断模型 三叉神经节原代神经元

重点核对

C57BL/6J小鼠,8周龄雄性,约20g,购自成都达硕实验动物有限公司 下牙槽神经横断模型建立方法 血清素(100μM)或GK921(50μM)经眶下孔注射至三叉神经节 Von Frey纤维丝定量感觉测试,每4天测量一次,持续8周,每组5只小鼠 体外培养原代三叉神经节神经元,添加血清素(100μM)或GK921(50μM)

摘要

背景/目的:下颌骨肿瘤消融术中的下牙槽神经损伤所致的感觉障碍严重影响幸存者的生活质量。本研究探讨了血清素在下牙槽神经横断后唇部感觉恢复中的作用。材料与方法:我们建立了C57BL/6J小鼠下牙槽神经横断体内模型和三叉神经节原代神经元体外模型。给予小鼠或神经元血清素或转谷氨酰胺酶2抑制剂(GK921)。通过定量感觉测试(Von Frey纤维丝)确认唇部感觉恢复程度。在光学显微镜下直接测量轴突长度。通过定量实时聚合酶链反应、Western blot、免疫荧光和酶联免疫吸附试验验证组蛋白血清素化和轴突再生相关分子的变化。结果:唇部感觉功能可在4周内无需额外干预而恢复。同侧三叉神经节中血清素产生、组蛋白血清素化和转谷氨酰胺酶2上调。外源性血清素可通过组蛋白血清素化改善轴突生长。额外给予血清素可略微缩短唇部感觉恢复时间,同侧三叉神经节中组蛋白血清素化和轴突生长相关分子增加。相反,GK921在下牙槽神经横断后显著减少轴突长度并延迟唇部感觉恢复。结论:血清素可通过增加组蛋白血清素化加速下牙槽神经横断后的唇部感觉恢复。这些结果可能为周围神经损伤提供潜在的治疗方法,并可能需要在其他周围神经损伤模型中验证其疗效。

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
血清素是否通过组蛋白血清素化促进下牙槽神经横断后的唇部感觉恢复?
核心机制
血清素通过增加组蛋白H3Q5位点的血清素化(H3Q5ser),稳定H3K4me3标记,从而上调轴突再生相关分子(如NGF、ATF3等)和脂质代谢相关分子,促进轴突生长和神经再生。
主要证据
体内外实验显示,外源性血清素增加H3Q5ser水平并促进轴突生长和感觉恢复;GK921抑制转谷氨酰胺酶2从而降低H3Q5ser,抑制轴突生长并延迟感觉恢复。
研究意义
研究结果为周围神经损伤提供了潜在的治疗方法,但需在其他周围神经损伤模型中验证其疗效。

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

建立下牙槽神经横断小鼠模型

模拟临床下牙槽神经损伤,评估唇部感觉恢复的自然过程及血清素相关分子的变化。

对C57BL/6J小鼠进行下牙槽神经横断手术,对照组仅暴露神经不切断。术后每4天使用Von Frey纤维丝评估唇部感觉,持续8周。

2

检测损伤后血清素产生和组蛋白血清素化水平

探究神经损伤后血清素系统及组蛋白修饰的变化。

通过ELISA检测三叉神经节中血清素水平,qRT-PCR检测血清素产生相关基因,免疫荧光和Western blot检测H3Q5ser和H3K4me3水平及TGM2蛋白表达。

3

体外验证血清素对轴突生长的影响

确定血清素是否能直接促进三叉神经元轴突生长及机制。

培养原代三叉神经节神经元,给予100μM血清素处理,测量轴突长度,并通过Western blot检测H3Q5ser/H3K4me3比例,qRT-PCR检测轴突再生相关基因,ELISA检测NGF水平。

4

体内验证外源性血清素对感觉恢复的影响

验证血清素能否在体内加速唇部感觉恢复。

建立下牙槽神经横断模型,通过眶下孔注射100μM血清素,术后每4天进行Von Frey测试,并检测三叉神经节中H3Q5ser、轴突再生相关分子和NGF水平。

5

体外验证GK921对血清素效应的抑制

通过抑制转谷氨酰胺酶2减少组蛋白血清素化,反向验证血清素的作用机制。

原代神经元同时给予血清素和GK921,检测轴突长度、H3Q5ser水平及轴突再生相关分子表达。

6

体内验证GK921对感觉恢复的延迟作用

确认抑制组蛋白血清素化会延缓唇部感觉恢复,进一步验证因果关系。

下牙槽神经横断模型小鼠注射50μM GK921,评估感觉恢复及分子变化。

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
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
盐酸血清素MedChemExpressHY-B1473
GK921MedChemExpressHY-12337
胰蛋白酶Gibco--
DMEM/F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
N2添加剂Invitrogen--
B27添加剂Invitrogen--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
TaqMan MicroRNA逆转录试剂盒TakaraRR047A
SYBR Green荧光染料TakaraRR820A
7900HT快速实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems4329001
RIPA裂解缓冲液BioSharp--
蛋白酶抑制剂混合物MedChemExpress--
Epizyme凝胶试剂盒Epizyme--
聚偏二氟乙烯膜Sigma-Aldrich--
H3Q5ser抗体PTM BioPTM-1420
H3K4me3抗体PTM BioPTM-5019
H3抗体PTM BioPTM-6613
TGM2抗体Cell Signaling Technology3557
ATF3抗体Cell Signaling Technology18665
GAPDH抗体ServicebioGB15002
血清素ELISA试剂盒Sangon BiotechD751013
NGF ELISA试剂盒ElabscienceM0815
Tuj1抗体Cell Signaling Technology5568
山羊血清BioSharp--
柠檬酸缓冲液Beyotime--
含DAPI的抗荧光淬灭封片剂Biosharp--
二抗ZSGB-BIO--
异氟烷----
Von Frey纤维丝----

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(C57BL/6J)、性别(雄性)、年龄(8周龄)、体重(约20g)、供应商(成都达硕实验动物有限公司)、麻醉方法(异氟烷)、手术方法(经颏孔切开并横断神经)
阅读提示:Materials and methods中的Animal models部分
药物给予
血清素浓度(100μM)、GK921浓度(50μM)、给药途径(经眶下孔注射至三叉神经节)、注射器规格(29G)
阅读提示:Materials and methods中的Animal models部分
感觉功能评估
Von Frey纤维丝测试方法、测量频率(每4天一次)、持续时间(8周)、每组数量(5只)
阅读提示:Materials and methods中的Sensory function assessment部分及Figure legends
体外神经元培养
神经元来源(出生后小鼠三叉神经节)、消化条件(0.125% trypsinase, 37°C, 20分钟)、培养基组成(DMEM/F12, N2 1:100, B27 1:50, 50μg/ml ampicillin)、培养时间(2天)、血清素和GK921浓度
阅读提示:Materials and methods中的Cell culture部分
分子检测
Western blot上样量(30μg/孔)、电泳条件(80V 30分钟,120V约1.5小时)、一抗稀释比例(免疫荧光1:100)、ELISA样本制备方法
阅读提示:Materials and methods中的Western blot、Immunofluorescence和ELISA部分