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集萃成章丨南京大学闫超、刘翔宇、陈迪俊、陈张朋团队揭示脂质堆积的反应性星形胶质细胞加速了癫痫病发展进程

2023-10-17

2023年3月,南京大学生命科学学院闫超教授、陈迪俊教授联合南京鼓楼医院刘翔宇主任团队Nature Neuroscience在线发表题为“Lipid-accumulated reactive astrocytes promote disease progression in epilepsy”的研究论文。该研究采用集萃ob电竞官网入口 B6/JGpt-Apoeem1Cd82/Gpt、B6/JGpt-Apoeem1Cflox/Gpt-Aldh1l1em1Cin(CreERT2)/Gpt小鼠,首次报道了一种脂质堆积的反应性星形胶质细胞(LARA)在癫痫病发病中的重要作用以及致病机理,揭示了LARA以APOE依赖的方式形成,加剧神经元的过度兴奋,促进癫痫病发展进程,为耐药TLE治疗提供新思路。


1、颞叶癫痫患者及癫痫病小鼠模型脑内脂质异常积聚


实验者最先分折一下了4位抗药性TLE(最易见的局灶性颠痫结构类型)求美者核磁共鸣波谱的数据看到了,与合适侧相比较,TLE求美者致痫侧中判断到脂质卫星信号同质性的加剧,证明脂质在颠痫脑中超时症瘕。下面来,实验者用免役荧光着色并且脂质组学分折一下的的办法看到了在抗药性TLE求美者的周围神经元和星形胶质肿瘤细胞中脂质掌握标准同质性加剧。


后来完成向小鼠的海马区及腹腔打海人酸(KA)诱发小鼠羊角风症模板,然而完成组识荧光脱色、脂质组学分折和电镜薄片观测等的方式表明了羊角风症小鼠造成了与TLE女性差不多的导致,即脑神经元和星形胶质组织生殖细胞膜中脂质造成不正常聚集,但在小胶质组织生殖细胞膜或者少突胶质组织生殖细胞膜并并没有。


老虎和猫鼠的数据资料均是因为,神经系统中脂质的神经太过紧绷积累是是癫痫症的是一个重要的病理学优点(图1)。

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图1.是癫痫症糖尿病患者和小鼠建模的失常脂质聚积

2、四核cpuRNA测序表明颞叶患有星形胶质组织的脂质分解非常和APOE上涨

要为蜡烛燃烧实验报告失败的脂堆积作用会不会会会导致脂排泄各种相关内容遗传基因遗传的展示变化无常,论述者用到TLE患有(n=4)和非TLE照表(n=4)的脑皮层模板做出了单线程RNA测序(snRNA-seq),数据研究察觉到TLE实验报告组的脂质轉運各种相关内容和排泄各种相关内容信号通路在星形胶质脑神经细胞膜中被显长更改密码,在脑神经元被适中更改密码;进几步的的差异展示数据研究察觉到,TLE患有脂质轉運遗传基因遗传APOE(商品代码载脂淀粉酶E)在星形胶质脑神经细胞膜中偏态高展示。


一项些数据分析表述,颞叶客户星形胶质细胞核的脂质分解代谢特别,并认定APOE是参与性一项时的根本遗传基因(图2a)。

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图2.单核心RNA测序论述颞叶糖尿病患者星形胶质细胞系的脂质基础代谢错误和APOE上涨

3、APOE介导脂质从神经元到星形胶质细胞的转移

想要与探讨APOE高展现有无是星形胶质中枢神经中枢神经元系脂质囤积物的一定环境,论述者应当对APOE−/−小鼠打针KA帮助癫痫症,并评估报告格式了增加KA促进后21dAPOE敲除小鼠海马区脂质症瘕的变。没想到发展,KA促进仅经微反应了APOE−/−小鼠海马区面中枢神经元脂滴(LDs)的建成;而海马区星形胶质中枢神经中枢神经元系的脂质症瘕在不小的程度上被恰恰能阻隔,表达APOE是星形胶质中枢神经中枢神经元系脂质症瘕所有必要的,在于面中枢神经元中的脂质囤积物所有必要的。

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图3.癫痫症小鼠星形胶质上皮细胞脂质积累还要APOE

鉴于可以达到报告单,探讨者假定,在急慢性羊癫疯水平下,脂质真正在运动神经元中掌握,第二步经过APOE信任性原则将持续适当转移到星形胶质人体细胞。


最终得以安全验证上述统计假设,学习者最先开发了身体之外测试。将野山型或APOE−/−小鼠的原代海马感觉精神末梢元和星形胶质组织癌血细胞核膜身体之外共培植。发觉KA激发要分析感觉精神末梢元频繁提高最终得以保持人体脂肪酸(FAs),保持的FAs会被快到的星形胶质组织癌血细胞核膜消化吸收,致使星形胶质组织癌血细胞核膜内脂质频繁堆积;而当施加压力KA激发APOE−/−小鼠感觉精神末梢元组织癌血细胞核膜时,星形胶质组织癌血细胞核膜中仅看到较低的脂质积淀程度(图3)。


收起来,研究探讨者借助将ALDH1L1-CreERT2小鼠与APOE flox小鼠杂交种,实现下星形胶质血细胞膜中 特女性朋友敲除APOE。在KA畅快下APOE能力性敲除鼠表现形式出星形胶质血细胞膜钟LDs累积相关性限制,而精神元的脂质累积品质不会有分明转变 。


换句话说,哪些数据报告证明,在癫痫病必备条件下,APOE介导脂质从面神经元向星形胶质血细胞的自主的轉運(图4)。


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图4.星形胶质人体组织特异形敲除APOE阻挡癫娴小鼠星形胶质人体组织脂质堆积


4、颞叶癫痫患者反应性星形胶质细胞的分子谱分析


很这群高展现APOE然后脂特别囤积的星形胶质神经元核是否能够是属于目标的星形胶质神经元核亚群?


探析者合理性对比组和TLE人的四核cpuRNA测序筛选参数将星形胶质肿瘤体神经细胞客户群体包含三个亚群,介绍看见,至少A4亚群既行为 出脂质分解代谢和运输涉及到的人类人类基因的更为明显高展现出,时也行为 出极限的APOE展现出技术;最后,采用对三个肿瘤体神经细胞亚群的标志人类人类基因的展现出经营模式介绍看见,A4亚群长期存在独立自主于另一亚群的转录组特证,是一种种坐版的肿瘤体神经细胞亚型,探析者将其命名规则为LARA(图5)。

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图5.载脂球蛋白E介导脂质凝聚作用性星形胶质组织细胞的导致

5、APOE是脂质沉积想法性星形胶质细胞核型成所必不可少的

很LARA与高取决于的APOE间来源于啥子找话题呢?研究探讨者下面来的检测了纯天然型、APOE−/−小鼠海马区的LARA重要性表观遗传的取决于,看到7几个被检表观遗传中含62个表观遗传在KA促使后呈现出差异性变迁,而在这一62个表观遗传中,又有52个表观遗传被KA促使调涨并被APOE敲除可抑制,10个表观遗传呈现出反着的的模型。这么多数值取决于,APOE是作用LARA重要性表观遗传取决于的要点指数公式,是LARA建立的必要标准标准(图5g)。


6、脂质症瘕的表现性星形胶质组织细胞与癫娴病症小鼠的癫娴病症生活光于

接算下来来,设计者对LARA在颞叶性羊癫疯中的功用表型来进行了科学探究。发掘与KA刺击的野外型小鼠想必,即使是APOE KO还星形胶质生殖细胞特情人敲除APOE均能减少颞叶性羊癫疯小鼠的羊癫疯犯病机会和持继周期。关系证明了APOE介导的脂质装运在促羊癫疯中引领必要用处,的同时伴随LARA建成依靠于于APOE,深化骤详细说明LARA还具有促羊癫疯用处(图6)。

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图6.脂质靠积蓄的发生反应性星形胶质人体细胞与癜痫小鼠的癜痫活跃相关联

7、脂质掌握的不起作用性星形胶质上皮細胞经过星形胶质上皮細胞A2AR有助于羊角风活动内容


那么LARA是通过何种分子机制来调控、促进癫痫病发病呢?研究者通过使用游离FAs处理野生型或APOE−/−小鼠的原代星形胶质细胞,在体外模拟LARA的形成。采用RNA-seq分析发现FAs能够显著诱导腺苷2A受体(A2AR)表达上调,并且这种上调能够被APOE KO所阻断,同时,这一结果在KA诱导的癫痫小鼠海马区的免疫荧光分析结果中得到了进一步证实。


接下来为了进一步验证A2AR在促癫痫中的作用,研究者构建了AAV-A2AR-shRNA-eGFP小鼠模型实现在星形胶质细胞中 特异性敲低A2AR,当施加KA刺激后,与A2AR敲低星形胶质细胞相邻的海马区神经元兴奋性和神经传递显著降低,从而显著降低了KA诱导的癫痫发作活性。


另外,研究者通过外源施加A2AR拮抗剂ZM241385抑制A2AR的表达,结果发现抑制A2AR的表达确实能够显著降低癫痫发作活性。这些结果表明,腺苷2A受体(A2AR)在LARA介导的神经毒性中发挥着核心作用。

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图7.脂质沉积化学反应性星形胶质组织细胞按照A2AR增进颠痫病小鼠的颠痫病主题活动

本探究察觉,在颞叶颠痫(TLE)人和颠痫小鼠模板中,星形胶质周围神经受损细胞优化的脂质累积会以至于脂质累积反响性星形胶质周围神经受损细胞(LARA)的养成,LARA会有利于促进周围神经元优化活跃性并促进颠痫病的经济发展tcp连接。同一体现了LARA的养成关键依靠于APOE的高表达方式,敲除APOE遗传基因才能很好能够抑制颠痫小鼠LARA的养成和颠痫病发渗透性。


本论述第一时间成长一堆种升级版的星形胶质组织肿瘤细胞核--LARA,并深化论述了LARA推进癫娴重大疾病成长过程的碳原子体系,丰厚了现代人针对于星形胶质组织肿瘤细胞核病理学功效的表述,为靶向疗法星形胶质组织肿瘤细胞核冶疗中药难治性癫娴打下了了学说地基。