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Cell Metab | 西南医科大学江涌团队展现星形胶质细胞增进线粒体向受损神经元转移施展神经;ぷ饔

时间:2024-07-10 热度:

急性缺血性中风是全球发病率和殒命率的主要缘故原由 ,引起神经损伤。缺血性卒中时代脑血流量(CBF)的杂乱限制氧气和能量底物的运送 ,导致线粒体氧化磷酸化功效障碍和细胞应激。低密度脂卵白受体相关卵白(LDLR)是近年来发明的一种细胞外貌卵白,属于一种内吞性受体,家族成员LRP1普遍表达在大脑 ,肝脏和血管中 ,也加入脑卒中的病理历程。


星形胶质细胞是大脑中主要的胶质细胞 ,可释放和转运线粒体光邻近神经元 ,维持神经元功效稳态。星形胶质细胞泉源的LRP1在早期发育中影响神经元运动和突触爆发。在大脑中 ,主要由葡萄糖或糖原在星形胶质细胞中形成乳酸来响应神经元运动信号。

2024年6月23日西南医科大学隶属医院江涌教授在Cell Metabolism杂志上揭晓文章展现了LRP1通过增进康健线粒体从星形胶质细胞向受损神经元的转移施展神经;ぷ饔。

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1.敲除LRP1后增进星形胶质细胞摄取葡萄糖、增进乳酸天生

 

通过病毒敲低星形胶质细胞LRP1后可镌汰胞外ATP浓度 ,并能镌汰线粒体从星形胶质细胞转运到神经元上。代谢组学手艺发明在敲除LRP1后星形胶质细胞胞内葡萄糖和糖酵解中心体 ,3-磷酸甘油醛和乳酸水平升高以及三羧酸(TCA)循环中心体琥珀酸盐、草酰乙酸盐和苹果酸盐水平升高。别的 ,星形胶质细胞细胞外酸化率(评估糖酵解活性)比氧消耗率高。

 
同位素标记实验发明敲除LRP1后增进星形胶质细胞摄取葡萄糖。另一方面分子实验批注星形胶质细胞膜葡萄糖转运卵白1 (GLUT1)水平升高 ,批注敲除LRP1后增进星形胶质细胞糖酵解活性增添是由于葡萄糖摄取增添引起的。同位素划分标记谷氨酰胺、乙酸、葡萄糖后发明葡萄糖 ,而非谷氨酰胺、乙酸 ,是乳酸水平升高的主要泉源。

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图1、敲除LRP1后镌汰星形胶质细胞线粒体转移

 

2. 星形胶质细胞LRP1通过抑制乳酸爆发、增进线粒体释放

 

离体实验发明缺氧增添星形胶质细胞内乳酸增添 ,胞外线粒体和ATP水平下降 ,批注缺氧抑制线粒体释放。2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)是一种不可代谢的葡萄糖类似物 ,可抑制乳酸的爆发 ,并增添细胞外线粒体 ,并增进ATP的爆发。

 
乳酸脱氢酶(LDH)是一种糖酵解酶 ,保存两种同工酶LDHA和LDHB ,可将乳酸脱氢酸催化成丙酮酸。使用LDHA和LDHB抑制剂后或敲除LDHA/B可镌汰星形胶质细胞乳酸镌汰 ,增添细胞外线粒体 ,并增进ATP的爆发。过表达LDHA/B可爆发类似于敲低LRP1爆发的效应。乳酸可成剂量依赖性方法降低胞外ATP和线粒体 ,这些效果批注星形胶质细胞LRP1通过抑制乳酸爆发增进线粒体释放。

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图2、乳酸可成剂量依赖性方法降低胞外ATP和线粒体

 

3、ARF1卵白乳酸化翻译后修饰作用  调控LRP1增进线粒体释放历程

 
敲除LRP1后在增添乳酸水平外 ,还增强了总卵白赖氨酸乳酸化水平(乳酸化翻译后修饰作用)。乳酸组学剖析发明敲除LRP1引起136种卵白163个赖氨酸残基的赖氨酸乳酸化作用 ,其中ADP核糖基化因子1(ARF1) 卵白的73位点赖氨酸残基乳酸化(ARF1- Kla73)修饰水平最高。抑制ARF1- Kla73水平后可增进线粒体释放。
 
研究职员通过基因工具小鼠和病毒载体特异性敲除星形胶质细胞Lrp1后增进葡萄糖摄入和乳酸水平升高 ,别的 ,该敲除小鼠在履历脑缺血模子后脑梗死面积增添 ,在接受抑制ARF1- Kla73水平后可镌汰脑梗死面积。

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图3、敲除LRP1加重脑卒中损伤

总结

本文展现了LRP1通过增进康健线粒体从星形胶质细胞向受损神经元的转移施展神经;ぷ饔茫呵贸切谓褐氏赴鸏RP1增进糖酵解和乳酸天生 ,镌汰康健线粒体向神经元的释放和转移 ,并加重损伤缺血性中风损伤。

 

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