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阿尔茨海默病:从基础到临床_金戈(第二节 阿尔茨海默病的体外模型) 第(2/4)页

Hsieh等采用40mmol/L的D-gal作用PC12细胞4h后,细胞内ROS水平升高,24h后Aβ与AGEs含量增加,IκB-α 蛋白表达水平升高,48h后抗氧化酶MnSOD活性增加,72h后细胞生长与增殖完全停滞。苗鑫等采用16g/L的D-gal作用PC12细胞40h后,乳酸脱氢酶(LDH)与MDA含量显著升高,cAMP、PKA与BDNF含量、SOD活性均显著下降,p-CREB的入核减少。D-gal作为一种衰老诱导剂,在AD体内模型构建中应用广泛。体外建模在PC12细胞上见有报道,实验人员可进一步筛选造模浓度和作用时间。

此模型适用于筛选抗衰老药物,但此模型也存在一些不足之处,如D-gal诱导的神经细胞衰老只能部分模拟实际的衰老特征与代谢变化,与实际AD发病进程中的神经衰老过程仍存在差距。

(三)冈田酸诱导剂与建模实例

冈田酸(Okadaicacid, OA)是一种海洋生物来源的聚醚类毒素,不溶于水,可溶于有机溶剂。OA是一种有效的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶1(PP1)和2A(PP2A)选择性抑制剂。PP1和PP2A在突触可塑性、学习和记忆等各种神经调节机制中发挥着重要的作用,二者的失活会引起Tau的过度磷酸化,导致NFTs的形成,进而损害轴突运输和正常的神经元功能,因此调节Tau的磷酸化平衡是治疗AD的重要途径之一。

Shen等将HT22细胞暴露于80nmol/L的OA下12h,可见细胞生长受到抑制,细胞数量明显减少,细胞间隙明显扩大,Tau蛋白4个位点(S199、T205、T231和S396)的磷酸化水平与p25、p-CDK5蛋白水平均显著升高,同时钙蛋白酶表达与Ca2+水平也均升高。Huang等采用175nmol/L的OA处理PC12细胞48h后,β-分泌酶、p-Tau和Aβ42水平显著升高,p-Akt与p-mTOR蛋白水平显著降低,Beclin-1与p-GSK3β蛋白水平显著升高。Ma等采用40nmol/L的OA处理SH-SY5Y细胞8h后,钙蛋白酶被激活,导致Akt的活化,进而引起GSK-3β的磷酸化,最终导致Tau的过度磷酸化。

此模型适用于筛选抑制Tau过度磷酸化的药物,也适用于筛选PP1和PP2A的选择性激动剂。经此模型筛选的抗AD药物靶向性较强,可以为后续研究指明方向。但值得注意的是,Tau蛋白磷酸化位点较多,且稳定性和功能差异较大,药物的后续研究需要特别关注这一点。

(四)谷氨酸诱导剂与建模实例

谷氨酸(glutamate, Glu)是一类常见的酸性氨基酸,难溶于水,极易溶于甲酸。实验中常用L-谷氨酸(L-Glu)进行造模。需要注意的是Glu难溶于水,因此建议使用其单钠盐。Glu是动物脑中一类重要的氨基酸类兴奋性神经递质,在大脑中的浓度受到严格控制。正常浓度下,作为线粒体形成ATP的主要供能物质之一,Glu的氧化可以清除强氧化性物质,保护细胞免受氧化损伤。然而,高水平的Glu会激活相关谷氨酸受体(如NMDA受体),导致Ca2+内流,同时也会导致线粒体功能障碍和氧化应激相关蛋白的异常表达。谷氨酸能假说认为,Glu调节失衡是AD发生的重要诱因。


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