论文部分内容阅读
目的:构建亨廷顿舞蹈病(Huntington'sdisease,HD)的体外原代星形胶质细胞模型;研究亨廷顿蛋白(Hungtingtin,htt)氨基端片段htt552在星形胶质细胞中的代谢途径及其对自噬水平的影响;研究htt552对星形胶质细胞脑源性神经营养因子(brain-derivedneurotrophicfactor,BDNF)转录与分泌的影响。
方法:采用腺病毒介导野生型与突变型htt552片段转染的方法构建HD的原代星形胶质细胞模型,利用WesternBlot法和免疫荧光双标记法检测htt552在细胞内表达的水平及时程,采用MTT法测定腺病毒载体对细胞生存率的影响。运用WesternBlot法及免疫荧光双标记法检测自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)、自噬激活剂雷帕霉素(Rapamycin)和蛋白酶体抑制剂乳胞素(Lactacystin)对htt552在细胞内蓄积的影响。利用WesternBlot法和Real-timePCR法检测细胞模型中自噬相关蛋白LC3II和Beclinl的表达情况。采用MDC法检测细胞自噬体形成的情况。采用ELISA和WesternBlot法检测表达htt552后细胞内以及分泌的BDNF含量,采用Real-timePCR法测定htt552对细胞内BDNFmRNA及其不同转录本水平的影响。采用免疫荧光双标记法测定htt552与CREB结合蛋白(CBP)或高尔基复合体的共定位,从而研究htt552影响星形胶质细胞内BDNF转录和分泌的机制。
结果:腺病毒成功介导野生型与突变型htt552在原代星形胶质细胞中表达,该蛋白在细胞内主要分布于胞浆,而核内表达较少,部分细胞内可见突变型片段形成明显的聚集体。为了提高感染率和降低腺病毒对细胞的影响,以m.o.i为40的剂量加入病毒最为合适,感染率可达80%以上,感染后12hr直到7d都有蛋白表达,并且感染24hr到4d蛋白保持高表达。加入自噬抑制剂3-MA或者加入蛋白酶体抑制剂Lactacystin后,htt552在细胞内的蓄积量明显增加,其中突变型htt552蓄积更为显著且聚集体明显增多;加入自噬激活剂Rapamycin后,细胞内突变型htt552及其聚集体的含量显著降低,而对野生型片段无显著影响;在表达突变型和野生型htt552的两种细胞模型中,LC3II蛋白表达量显著增加,Beclinl的mRNA和蛋白表达水平均显著增高,MDC染色阳性的自噬囊泡数目显著增加;与野生型片段相比,表达突变型片段的细胞内LC3II与MDC染色阳性自噬囊泡的水平更高。免疫荧光实验显示,表达htt552-100Q的星形胶质细胞条件培养基(ACM)使原代培养的神经细胞突起分支数目减少、发育不良;ELISA和WesternBlot法检测ACM中BDNF含量,结果显示htt552-100Q抑制BDNF的产生,而野生型片段无显著影响;Real-timePCR实验显示htt552-100Q抑制了细胞内BDNFmRNA水平,其原因和该突变片段显著抑制BDNF促进子II、III、Ⅳ有关,而野生型片段对BDNF的转录无显著影响;免疫荧光双标记法实验结果显示,htt552-100Q的可溶性片段及其聚集体和核内的CBP存在共定位,可能影响BDNF的转录过程;ELISA和WesternBlot法检测细胞内BDNF含量,结果显示与表达野生型片段相比,表达htt552-100Q的细胞内BDNF含量显著升高,其中前体含量显著升高,而成熟的BDNF含量显著降低,提示htt552-100Q抑制BDNF的转运和成熟过程;免疫荧光双标记法实验显示,htt552-100Q的可溶性片段及其聚集体与BDNF囊泡和高尔基体共定位,并且使高尔基体的形态和分布发生变化,从而影响了BDNF的转运和分泌。
结论:成功构建高效表达htt552的体外HD星形胶质细胞模型,为研究HD的发病机制提供了一个新的平台;泛素-蛋白酶体途径和自噬/溶酶体途径均参与了htt552在细胞内的降解过程,而自噬-溶酶体途径是突变型htt552及其聚集体代谢的主要途径;htt552特别是突变型片段能够提高细胞自噬水平,从而加速自身代谢;突变型htt552能够抑制星形胶质细胞内BDNF的转录和分泌,从而对其周围神经元的生长发育造成影响;突变型htt552的可溶性片段及其聚集体与CBP、分泌囊泡及高尔基体结合,干扰了这些结构的正常功能,从而抑制BDNF转录和分泌。