目前,研究AD的方法主要包括动物模型和细胞模型。动物模型能真实模拟动物体内AD的病理特征,而细胞模型能在微观层面研究AD的发病机制,并可根据研究目的的不同选择构建适宜的细胞模型。然而,目前总结AD细胞模型方法的文献报道较少。因此,本节将从造模试剂、细胞模型建立方法及评价指标等方面对建立AD细胞模型的方法进行综述,进一步梳理各细胞模型的特点,并根据造模物质的神经毒性、氧化应激、Tau蛋白异常磷酸化等作用机制方面对其进行分类总结,旨在为后续研究AD的发病机制及相关药物开发提供参考。
一、造模试剂
(一)神经毒性损伤
(1)Aβ:Aβ来自于其前体淀粉样蛋白前体蛋白(amyloidprecursorprotein, APP)第672~711残基裂解片段,APP经β-和γ-分泌酶连续剪切后形成长度在39~42个氨基酸的短肽。APP表达量增多时,导致Aβ过量产生,从而造成Aβ积聚形成SPs。据报道,Aβ可直接或间接对线粒体结构及功能造成损伤,进而诱发氧化应激、激活凋亡信号通路等级联反应,导致大量的神经元细胞损伤。此外,Aβ积聚也会导致Tau蛋白过度磷酸化、突触连接障碍、炎症反应等。目前研究常采用20μmol/L浓度的Aβ1~42、Aβ25~35诱导细胞建立AD细胞模型。
(2)谷氨酸:谷氨酸(glutamate, Glu)是大脑中主要的兴奋性神经递质,同时也被认为是新皮质和海马锥体神经元的主要神经递质,涉及认知功能等方面。研究表明,谷氨酸能神经元位于AD中受影响的区域,其作用是通过控制突触中谷氨酸的浓度,将神经冲动转化为化学刺激,并在突触前神经元中通过2个囊泡谷氨酸转运蛋白(vesicularglutamatetransporter, VGLUT)1和VGLU2维持储存在囊泡中的谷氨酸水平。当神经元去极化时,过量的谷氨酸被释放到突触间隙,导致突触前和突触后神经元上的谷氨酸受体过度刺激,造成钙大量涌入、活性氧(reactiveoxygenspecies, ROS)产生,引起氧化应激反应及最终的神经细胞死亡。目前谷氨酸常采用10μmol/L的浓度诱导细胞建立AD模型。
(3)甲醛:甲醛(formaldehyde, FA)是毒性最强的有机化合物之一,广泛分布于生物体和环境中。研究发现,AD患者尸检的海马中FA水平显著升高,因此AD的发病机制与甲醛密切相关。文献报道FA异常升高与认知障碍有关,如学习能力下降和记忆丧失;其也可促进AD的主要病理特征形成,包括Aβ沉积、Tau蛋白过度磷酸化和神经元丢失,同时伴有细胞功能障碍甚至细胞凋亡。研究采用0.35mmol/L的FA诱导N2a细胞,导致细胞凋亡率增高,Tau蛋白过度磷酸化。
(4)甘油醛:甘油醛(glyceraldehyde, GA)呈剂量依赖性地促进神经细胞中GA衍生晚期糖基化终末产物(GA-AGEs)的产生。GA-AGEs主要存在于海马和海马旁回的神经元中,具有强烈的神经毒性,研究表明,经0.7mmol/LGA诱导的SH-SY5Y细胞出现凋亡;细胞内产生GA引起甘油醛-3-磷酸脱氢酶失活,进一步增加SH-SY5Y细胞内GA浓度,导致GA-AGEs产生和神经细胞毒性增强。
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