一项新发现的机制揭示了帕金森氏症是如何在脑细胞之间传播的

一项新发现的机制揭示了帕金森氏症是如何在脑细胞之间传播的
图1 . Cx32优先促进oα-syn的吸收,而不是单体或纤维组合物。α-syn单体或b低聚α-syn (oα-syn)组合物在280 nm吸光度下的SEC分析。c SEC在550 nm吸光度下确认标记的ato -550 oα-syn组件。d α-syn单体、寡聚物或f纤组合体的TEM表征;比例尺分别代表5 μ m、500 nm、2 μ m。g对低表达(15µg)或高表达(50µg) Cx32-mCherry或Cx43-GFP质粒的未转染野生型(WT)或转染HEK-293细胞进行共聚焦图像分析。比例尺代表200 μ m。h用i Western blot检测WT HEK-293细胞或表达Cx32或Cx43的HEK-293细胞中单体、寡聚或纤原α-syn的摄取(n = 4,双向方差分析,多重比较的Tukey事后检验,n =无显著性,F(8,24) = 13.1, ****p < 0.0001)。j分化的SH-SY5Y WT细胞或表达Cx26、Cx32、Cx43或Cx32- ko的SH-SY5Y细胞摄取oα-syn的k个代表性Western blots的密度分析(n = 5,单因素方差分析,多重比较Tukey’s事后检验,n.s;没有意义,F (24) = 25.28, * * * * p < 0.0001)。 l Immunocytochemistry of differentiated SH-SY5Y cells, WT and those expressing Cx26, Cx32, Cx43 or Cx32-KO treated with oα-syn assemblies. Scale bars represent 20 µm. m Densitometric analysis of n representative Western blot of fibrillar α-syn uptake in differentiated SH-SY5Y cells, WT and those expressing Cx26, Cx32, Cx43, or Cx32-KO (n = 3, one-way ANOVA followed by Tukey’s post hoc test for multiple comparisons, n.s; no significance, F(4, 12) = 76.16, *p < 0.05, ****p < 0.0001)

瑞典Linköping大学的一项新研究表明,神经细胞之间的微小通道参与了一种新发现的帕金森病如何在大脑中传播的机制。结果表明,有害的蛋白质聚集物或沉积物可以与形成通道的蛋白质结合并“搭顺风车”,并以这种方式传播到健康细胞。这项研究发表在Acta Neuropathologica

神经退行性疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿舞蹈病,影响人类大脑的不同区域。尽管有这些,研究表明,内部的过程受这些疾病影响的人有很多共同点。这些疾病的一个特征是,特定的蛋白质开始形成聚集物,破坏并最终杀死细胞。在帕金森氏症中,与之相关的是一种被称为α-突触核蛋白的错误折叠形式。这些聚集体可以吸收正常形式的α-突触核蛋白,导致更多的蛋白质聚集体的形成。

“在过去的几十年里,我们已经意识到大脑中的蛋白质沉积可以在细胞之间传播,就像种子一样在下一个细胞中启动新的聚集周期。这种疾病以类似于感染的方式在大脑中传播。我们想了解蛋白质是如何传播的,并长期利用这一知识来抑制疾病在大脑中的传播,”Linköping大学临床和实验医学系副教授、Linköping大学医院外科病理学顾问马丁·霍尔贝克说。

一项新发现的机制揭示了帕金森氏症是如何在脑细胞之间传播的
图2 Cx32表达与oα-syn摄取相关。对暴露于SB203580 24小时(10和25 μ M)的分化SH-SY5Y细胞中Cx32蛋白水平的密度分析,(n = 5,单向方差分析,随后进行多次比较的Tukey’s post - hoc检验,n.s;差异无统计学意义,F(2,12) = 5.547, *p < 0.05)。b在SB203580浓度增加的分化SH-SY5Y细胞和未处理细胞中进行Cx32 mRNA的qRT-PCR分析(n = 3,单因素方差分析,多次比较采用Tukey’s post - hoc检验,n =无显著性F(3,8) = 1.415)。c暴露于SB203580 24小时的分化细胞中吸收oα-syn的密度分析(n = 5,单向方差分析,随后进行多次比较的Tukey’s事后检验,n.s;无显著性,F(2,12) = 4.562, *p < 0.05)。d SB203580处理后具有代表性的Western blot结果显示Cx32、α-syn和GAPDH蛋白水平。e暴露于异霉素24 h的分化SH-SY5Y细胞中Cx32蛋白表达的密度分析,(n = 5,单向方差分析,随后多次比较的Tukey’s事后检验,n.s;差异无统计学意义,F(3, 11) = 4.553, *p < 0.05)。f qRT-PCR分析异曲霉素浓度增加处理的分化SH-SY5Y细胞和未处理的细胞中Cx32 mRNA的表达(n = 3,单因素方差分析,多次比较的Tukey’s post - hoc检验,n.s; no significance, F(3, 8) = 3.998, *p < 0.05). g Densitometric analysis of oα-syn uptake following anisomycin treatment for 24 h (n = 4, one-way ANOVA followed by Tukey’s post hoc test for multiple comparisons, n.s; no significance, F(3, 12) = 5.327, *p < 0.05). h Representative Western blots showing Cx32, α-syn and GAPDH protein levels following anisomycin treatment. i, j Western blot analysis of oα-syn uptake in SH-SY5Y cells expressing Cx32-mCherry (n = 6) or mCherry (n = 4) incubated at 37 °C or 4 °C (one-way ANOVA followed by Tukey’s post hoc test for multiple comparisons, n.s; no significance, F(3, 16) = 83.02, ***p < 0.001, ****p < 0.0001). k Densitometric analysis of l Western blots of oAβ uptake in differentiated SH-SY5Y cells expressing mCherry or Cx32-mCherry (n = 4, unpaired, two-tailed t test, t6 = 8.493, ***p = 0.0001). m Confocal image analysis of differentiated SH-SY5Y cells expressing mCherry or Cx32-mCherry (red) labeled with Aβ (6E10, green) and then stained with Hoechst (blue); scale bar represents 200 µm. n Fluorescence intensity quantification of oAβ uptake in differentiated SH-SY5Y cells expressing mCherry or Cx32-mCherry by confocal microscopy (n = 3 independent experiments and each representing the average of three different measurements, unpaired, two-tailed t test, t4 = 11.86 ***p < 0.001)

人们早就知道,相邻的细胞之间会产生小通道(称为间隙连接通道)。这些小通道是由一种被称为连接蛋白的蛋白质家族成员组成的。其他科学家的研究表明,连接蛋白在其他类型的疾病中也有作用,如艾滋病毒/艾滋病。这使得Linköping大学的研究人员想知道连接蛋白是否在帕金森氏症在大脑中的传播中发挥了类似的作用。

“事实证明,帕金森氏症中的有害蛋白质聚集物可以与连接蛋白-32 (Cx32)结合,并被细胞吸收。我们是第一个证明连接蛋白在帕金森氏症和多系统萎缩(一种相关疾病)中从一个细胞到另一个细胞的疾病相关蛋白的摄取和转移中发挥作用的人,”Martin Hallbeck研究小组的高级博士后、这篇文章的主要作者Juan Reyes说。

大脑含有超过10种连接蛋白,但研究表明,帕金森病中的蛋白质沉积只与其中一种Cx32相互作用。在通道形成蛋白的帮助下,有害蛋白质从一个细胞转移到邻近细胞的过程细节尚不清楚。科学家们确实知道连接蛋白形成的通道太窄,蛋白质聚集物无法通过。他们已经证明了聚集物与通道形成结合Cx32和它一起潜入细胞。当研究者在培养细胞中抑制通道的形成时,α-突触核蛋白的吸收就被阻止了。在使用四名帕金森病已故患者的脑组织进行的实验中,科学家们在其中两例中观察到突触核蛋白和连接蛋白之间的直接结合,这表明它们在帕金森患者的大脑中也会相互作用,但在正常大脑中不会。

一项新发现的机制揭示了帕金森氏症是如何在脑细胞之间传播的
图3 Cx32与oα-syn相互作用,促进神经元和少突胶质细胞的摄取和转移。共培养供体和受体SH-SY5Y模型的示意图,设计用于量化α-syn-GFP转移的供体细胞(绿色)和受体细胞(红色),用开圈(Cx32-mCherry)或闭圈(mCherry)表示,描述质粒的相对表达。b流式细胞术测定未分化条件下α-syn-GFP转移(n = 9个独立实验,每个实验代表三个重复测量结果的平均值,不成对,双尾t检验,t16 = 2.35, *p < 0.031)。c分化状态下α-syn-GFP转移的流式细胞术分析(n = 6个独立实验,每个实验代表重复测量结果的平均值,不成对,双尾t检验,t10 = 4.03, ***p < 0.001)。d对含有α-syn-GFP寡聚物的受体细胞(mCherry和Cx32-mCherry)进行共聚焦图像分析,通过FACS分类和Huygens Pro分析(顶部3D插入),表明Cx32和α-syn-GFP之间存在共聚焦,Pearson相关系数(P)为0.79,而α-syn-GFP和mCherry的相关系数(P)为-0.13;比例尺代表20 μ m。e oα-syn的免疫沉淀(IP),然后用mCherry和α-syn抗体进行Western blot分析,确定了oα-syn和Cx32之间的相互作用。f对分化的WT大鼠少突胶质细胞(OLN-93)或表达Cx32-mCherry的少突胶质细胞或缺乏Cx32的细胞(Cx32- ko)中单体、寡聚体或纤原体中摄取α-syn的代表性Western blot进行密度分析(n = 6,双向方差分析,然后是多重比较的Tukey事后检验,n.s;没有意义,F (24) = 6.13, * * * p < 0.05, p < 0.01 * * * p < 0.001)。h过表达Cx32- mcherry的OLN-93细胞的免疫细胞化学显示,细胞膜(红色,箭头)上有典型的Cx32- mcherry斑块,或与Cx32抗体(绿色)和Hoechst(蓝色)共标记的细胞体(*)上有Cx32- mcherry斑块,刻度条代表10µm。上面的图片显示了细胞膜(箭头)和细胞质(*)上的Cx32斑块。i用Hoechst(蓝色)和CNPase(灰色)染色的过表达Cx32- mcherry(在细胞膜上,箭头)的人少突胶质细胞前体细胞(OPCs)的免疫细胞化学和正交图; scale bars represent 10 µm. j Densitometric analysis of k representative Western blot of α-syn uptake (monomeric, oligomeric or fibrillar) in differentiated human WT oligodendrocytes or oligodendrocytes overexpressing Cx32-mCherry (n = 4, two-way ANOVA followed by Tukey’s post hoc test for multiple comparisons, n.s; no significance, F(5,15) = 5.914, *p < 0.05, **p < 0.01)

“我们希望connexin-32在未来可以用作靶向马丁·霍尔贝克说。

帕金森氏病是仅次于阿尔茨海默氏病的第二常见神经退行性疾病。这种情况的特征是颤抖,肌肉僵硬,难以开始身体活动,并变得缓慢。认知症状在疾病的后期也很常见。当症状变得明显时,相当大一部分的脑部受影响的区域已经死亡。目前没有抑制的治疗方法进展。


进一步探索

发炎的猴子内脏会产生与帕金森症相关的蛋白质

更多信息:Juan F. Reyes等人。α-突触核蛋白低聚物与Cx32的结合促进了神经元和少突胶质细胞中的蛋白质摄取和转移,Acta Neuropathologica(2019)。DOI: 10.1007 / s00401 - 019 - 02007 - x
所提供的林雪平大学
引用:一项新发现的机制揭示了帕金森病是如何在脑细胞之间传播的(2019年5月28日),检索自2021年4月28日//www.pyrotek-europe.com/news/2019-05-newly-mechanism-reveals-parkinson-disease.html
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