塔斯马尼亚大学：长期β淀粉样蛋白肽暴露会通过K+外排介导机制导致神经元退行性改变和凋亡

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

基本信息

主题：长期β淀粉样蛋白肽暴露会通过K⁺外排介导机制导致神经元退行性改变和凋亡

期刊：PLoS ONE

研究使用平台：NMT毒理创新平台

标题：Tg2576 Cortical Neurons That Express Human Ab Are Susceptible to Extracellular Aβ-Induced, K⁺ Efflux Dependent Neurodegeneration

作者：塔斯马尼亚大学Roger S. Chung、Shannon Ray

 

检测离子/分子指标

H⁺、K⁺

 

检测样品

小鼠皮层神经元

 

中文摘要（谷歌机翻）

      AD的关键病理特征之一是不溶性淀粉样斑块的形成。这些细胞外斑块的主要成分是β-淀粉样肽（ β-amyloid peptide，Aβ），虽然Aβ在AD的神经元内也有聚集。由于这种疾病的进展缓慢的性质，神经元很可能长时间暴露于细胞内和细胞外Aβ亚致死浓度下。本研究发现暴露于亚致死浓度的Aβ_1-40（1 μM）6天可诱导Tg2576小鼠（表达大量亚致死水平的细胞内Aβ）培养的皮层神经元大量凋亡。值得注意的是，同龄未处理的Tg2576神经元没有出现凋亡的迹象，说明细胞内Aβ的水平不是毒性的原因。此外，在相同的慢性Aβ_1-40处理下，野生型神经元没有凋亡。研究发现这种凋亡与Tg2576神经元在Aβ处理后不能维持K⁺稳态有关。此外，阻断K⁺外排保护Tg2576神经元免受Aβ诱导的神经毒性。长期暴露于1 μM Aβ_1-40导致Tg2576神经元轴突肿胀，其中含有高浓度的过磷酸化tau。在相同的处理条件下，在野生型神经元中未观察到这些现象。本研究数据表明，当神经元长期暴露于胞内和胞外亚致死水平的Aβ时，这会导致具有类似AD病理特征的K⁺依赖性神经退行性病变。

 

离子/分子流实验处理

1 μM Aβ_1-40实时处理Tg2576转基因小鼠和野生型小鼠神经元

 

离子/分子流结果

有许多报道表明，细胞外抗体会引起神经元离子稳态的变化，这些变化会直接导致神经毒性。研究使用非损伤微测技术研究Aβ处理后是否会改变神经元维持离子稳态的能力。采用非损伤微测技术直接观察到Aβ处理可引起野生型神经元K⁺的快速外排（图1A），在Aβ_1-40处理后10 min内恢复稳态。然而，经Aβ_1-40处理的Tg2576神经元K⁺流速并未恢复稳态（图1B）。相反，在Aβ_1-40处理后，转基因神经元表现出K⁺的持续外排超过120 min（图2A）。Aβ_1-40处理后25 min的总K⁺流速的测定结果显示，Tg2576神经元的K⁺外排速率明显高于野生型神经元的外排速率（图1C）。另外，用1 μM Aβ_1-40连续处理3 d的野生型神经元并没有改变它们在Aβ治疗后维持K⁺稳态的能力（结果未显示）。

同时，研究还测定了Aβ_1-40处理后神经元的H⁺流速。Aβ_1-40处理的野生型神经元显示出H⁺迅速内流，在5 min内趋于稳定，整个记录期间保持稳定（图1D）。Tg2576神经元显示出对Aβ_1-40的类似反应（图1E）。然而，从处理后约10 min开始，Tg2576神经元的H⁺逐渐内流（图1E）。后者在接下来的120 min处理过程中进一步增加（图2B）。在Aβ处理后25 min内测量的总H⁺流速，结果显示与野生型神经元相比，Aβ_1-40诱导Tg2576神经元的H⁺大量内流（图1F）。

 

图1. 可溶性Aβ诱导Tg2576皮层神经元中K⁺快速外排。正值代表H⁺、K⁺吸收，负值代表H⁺、K⁺外排。

 

 图2.可溶性Aβ诱导Tg2576皮层神经元K⁺长时间外排。正值代表H⁺、K⁺吸收，负值代表H⁺、K⁺外排。

 

测试液

150 mM NaCl, 0.5 mM KCl, 0.5 mM CaCl₂, 1.5 mM MgCl₂, 1.25 mM NaH₂PO₄, 5 mM NaHCO₃, 25 mM glucose, pH 7.4

 

 

 

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21556141/

 

供稿：赵雪琦
编辑：杨爽
校稿：卻彦晗

 

关键词：神经元；β-淀粉样蛋白肽；K⁺；神经退行性病变；生医动物类