β-淀粉样蛋白通过脂肪酸转运蛋白诱导线粒体自噬导致周细胞铁死亡引起血脑屏障损伤的作用与机制研究

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第一部分 Aβ1-40通过上调周细胞CD36的表达导致血脑屏障破坏目的:周细胞是神经血管单位和血脑屏障(blood–brain barrier,BBB)的重要组成部分,充当BBB的守门人,过量的Aβ在大脑中的生成和沉积进一步导致周细胞死亡,诱导血脑屏障破坏。CD36是参与Aβ转运的一种多功能糖蛋白,敲除CD36的表达能抵消APP/PS1小鼠导致的脑血管功能障碍,并且能增加周细胞的数量还可以诱导周细胞形态部分正常化。但其中的分子机制和在周细胞及血脑屏障破坏中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨Aβ1–40经周细胞CD36对血脑屏障破坏的影响及意义,并进一步探讨及具体的信号转导机制。方法:动物水平,实验组为6月和9月APP/PS1双转基因小鼠,对照组为相同品系,年龄、性别匹配的野生型(Wild Type,WT)小鼠。通过PET/CT测血脑屏障,免疫组化法染Aβ斑,免疫荧光染PDGFRβ(周细胞)、CD36、GLUT1(内皮细胞)、Aβ,western blot检测CD36、LRP1、NG2、PDGFRβ蛋白水平的变化。细胞水平:通过提取原代周细胞后与内皮细胞b End.3细胞系共培养,建立Transwell体外接触型血脑屏障模型。通过跨内皮阻抗(Trans-endotheilal electrical resistance,TEER)测定共培养模型的验证BBB的紧密连接性,通过荧光酶标仪测量FITC-葡聚糖和FITC-Aβ1-40的渗透量测血脑屏障通透性。并通过带红色荧光的Hylite FluorTM 555-Aβ1-40与周细胞共孵育1小时,免疫荧光观察周细胞吞噬Aβ1-40并与CD36共定位。慢病毒转染的方法敲低CD36的表达,并在蛋白水平和转录水平检测抑制效率。测Aβ1-40对周细胞血脑屏障影响时,对建立好的血脑屏障,在Transwell下室加Aβ1-40 100n M和1u M 6小时后再检测TEER和通透性。实验分组:(1)对照组(CTR组):细胞正常培养换液。(2)DMSO组:细胞在体外血脑屏障模型6天后,在Transwell的下室加入与Aβ1-40等浓度的DMSO作为溶剂对照组。(3)Aβ1-40组:分别在Transwell的下室加入Aβ1-40 100n M和1u M两个剂量组,处理6小时后进行后续试验。(4)si-CD36组:用RNA干扰技术下调周细胞CD36,然后再建立体外血脑屏障模型,处理方式同Aβ1-40组,用来验证CD36在周细胞血脑屏障中的作用。(5)si-NC组:作为si-CD36的阴性对照,转空载体对照后建立体外血脑屏障,后续实验同si-CD36组。Western blot和RT-q PCR观察CD36和LRP1表达改变情况。结果:1)APP/PS1 6月和9月小鼠血脑屏障受损,且周细胞减少,CD36表达降低;2)APP/PS1 6月小鼠Aβ斑形成,且周细胞表达CD36并与Aβ共定位;3)周细胞经CD36吞噬Aβ1-40,周细胞经Aβ1-40处理后高表达CD36;4)Aβ1-40增加BBB的通透性,下调周细胞CD36的表达后改善了BBB的通透性。结论:周细胞(PDGFRβ)、CD36、β淀粉样蛋白存在共定位,且Aβ1-40通过上调周细胞CD36的表达水平导致BBB破坏,si CD36后BBB紧密型增高,渗透性降低。第二部分Aβ1-40通过CD36/PINK1/Parkin通路促进线粒体自噬并诱导周细胞铁死亡目的:Aβ1-40被周细胞经CD36吞噬到细胞内后,在细胞内降解,探讨Aβ1-40对周细胞的影响,同时检测通路蛋白的改变,探究其发挥作用的信号转导机制。并进一步并探讨CD36分子在Aβ1-40对周细胞损伤中发挥的作用及意义。方法:本实验以原代脑微周细胞为主要研究对象。分别用Aβ1-40 100n M和1u M对体外培养的周细胞进行刺激,用CCK-8观察其对增值的影响。并通过流式细胞技术观察线粒体活性氧和线粒体膜电位的改变。用自噬激动剂CCCP,自噬抑制剂CQ和Mdivi-1进行验证其对线粒体自噬的影响。铁死亡方面的探讨,用铁死亡激动剂Erastin和抑制剂FER-1进行验证。CD36的敲减采用慢病毒转染的技术,并以空载体做对照。实验分组:1).CTR组2).DMSO组3).Aβ1-40(100n M或1u M)组4).CCCP组5).CQ组6).CQ+Aβ1-40 1u M组7).Mdivi-1组8).Mdivi-1+Aβ1-40 1u M组9).Erastin组10).FER-1组11).FER-1+Aβ1-40 1u M组12).si-NC组13).si CD36组14).si-NC+Aβ1-401u M组15).si CD36+Aβ1-40 1u M组。通过免疫荧光染线粒体基质蛋白HSP60和自噬体蛋白LC3,及溶酶体示踪剂观察自噬流改变,通过电镜观察线粒体自噬体和线粒体损伤改变,流式细胞仪法观察凋亡率,用试剂盒测ATP、GSH-PX、铁离子水平改变,通过荧光酶标仪测脂质活性氧和Fe2+水平。荧光探针DHE和ROS测活性氧水平改变。Western blot检测CD36、HSP60、Tim23、LC3II/LC3I、BCL2、BAX、caspase3(P35)和cleaved-caspase3(P17)、GPX4、x CT、Ferritin、NOX1、S65、BNIP3、NIX、PINK1和Parkin等蛋白水平的变化。RT-q PCR检测HSP60、Tim23在转录水平的改变。结果:1)Aβ1-40抑制周细胞增值,导致线粒体损伤,并诱导线粒体自噬增加;2)小剂量Aβ1-40处理周细胞6h后未导致细胞凋亡,但周细胞氧化应激增加;3)Aβ1-40导致周细胞线粒体自噬依赖的铁死亡;4)Aβ1-40通过CD36/PINK1/Parkin通路诱导周细胞线粒体自噬。结论:Aβ1-40通过CD36/PINK1/Parkin通路诱导周细胞线粒体自噬依赖的铁死亡。
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