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Aβ1-40(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Aβ1-40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 Aβ1-40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 Aβ1-40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Aβ1-40处理后10 min内恢复稳态。然而,经Aβ1-40处理的Tg2576神经元K+流速并未恢复稳态(图1B)。相反,在Aβ1-40处理后,转基因神经元表现出K+的持续外排超过120 min(图2A)。Aβ1-40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 Aβ1-40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Aβ1-40处理后神经元的H+流速。Aβ1-40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Aβ1-40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,Aβ1-40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