هنا ، نقدم بروتوكولا للتحقيق في كيفية تنظيم Mettl3 ل Nrf2 عبر تعديل m6A ، وبالتالي قمع داء الحمى الدبقية الصغيرة وحماية الخلايا العصبية السيروتونين في نماذج مرض باركنسون ، مع تطبيقات في أبحاث الالتهاب العصبي الظهاري.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا ، نقدم بروتوكولا للتحقيق في كيفية تنظيم Mettl3 ل Nrf2 عبر تعديل m6A ، وبالتالي قمع داء الحمى الدبقية الصغيرة وحماية الخلايا العصبية السيروتونين في نماذج مرض باركنسون ، مع تطبيقات في أبحاث الالتهاب العصبي الظهاري.
لا تزال الآليات الدقيقة الكامنة وراء التسبب في مرض باركنسون (PD) غير مفهومة تماما ، لا سيما فيما يتعلق بدور التهاب الخلايا الدبقية الصغيرة وبقاء الخلايا العصبية السيروتونين. يحدد هذا البروتوكول إطارا شاملا لتوضيح كيفية قيام الميثيل ترانسفيراز الشبيه بالميثيل ترانسفيراز 3 (Mettl3) بتعديل العامل النووي المرتبط بالكريات الحمر 2 (Nrf2) من خلال تعديل N6-methyladenosine (m6A) ، وبالتالي تخفيف داء الخلايا الدبقية الصغيرة والحفاظ على الخلايا العصبية السيروتونين في كل من نماذج PD في المختبر وفي الجسم الحي . الهدف الأساسي هو تزويد الباحثين بمنهجيات قابلة للتكرار لتشريح التنظيم الظهاري للنسخ لمسارات الالتهابات العصبية ، بدءا من التنشيط الدبقي الصغير الناجم عن عديدات السكاريد الدهنية (LPS) في خلايا BV2 لمحاكاة الشلالات الالتهابية ، متبوعا بتفاعل الريبون الريبي المناعي المثيلية PCR الكمي (MeRIP-qPCR) لتحليل m6A. في الجسم الحي ، نقوم بالتفصيل بإنشاء نموذج فأر PD الناجم عن MPTP ، يكمله التوصيل التجسيمي لنواقل النمط المصلي للفيروس 9 (AAV9) المرتبط بالغدية لتعديل Nrf2 المستهدف في المخطط. تشمل التقييمات السلوكية وضع الأطراف الأمامية ، وتسريع الروتارود ، واختبارات المجال المفتوح لتحديد العجز الحركي ، بينما تشمل المقايسات الجزيئية النشاف الغربي لعلامات داء الحماس (على سبيل المثال ، NLRP3 ، الكاسباز المشقوق -1) ، ومقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) للسيتوكينات ، وتلوين ثنائي هيدروإيثيديوم (DHE) للكشف عن أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في الخلايا العصبية السيروتونين. تتيح تقنيات الفحص المجهري المتقدمة ، مثل الكيمياء المناعية ل Iba1 و TPH2 ، تصور ديناميكيات الخلايا الدبقية الصغيرة وسلامة هرمون السيروتونين. تثبت النتائج أن نقص Mettl3 يؤدي إلى تفاقم تقليل تنظيم Nrf2 ، وفرط تنشيط التهاب NLRP3 ، وموت الخلايا الحرارية ، وما يترتب على ذلك من تنكس الخلايا العصبية السيروتونين. لا توفر هذه الطريقة سقالة تجريبية قوية لاستكشاف الحماية العصبية بوساطة m6A فحسب ، بل تسلط الضوء أيضا على السبل العلاجية المحتملة للتخفيف من تطور مرض باركنسون من خلال التعديل المستهدف لمحور Mettl3 / Nrf2 في السياقات التنكسية العصبية.
يصنف مرض باركنسون (PD) على أنه ثاني أكثر الاضطرابات التنكسية العصبية انتشارا بين كبار السن ، حيث يصيب حوالي 2-3٪ من الأفراد الذين تتراوح أعمارهم بين 65 عاما وما فوق ، مما يشكل عبئا كبيرا على كل من العائلات والمجتمع1. على الرغم من أن الآليات الدقيقة وراء مرض باركنسون لا تزال مفهومة جزئيا ، إلا أن الأدلة المتراكمة تشير إلى وجود صلة بين تطور مرض باركنسون والتحديات في انتقال الخلايا العصبية ، جنبا إلى جنب مع الالتهاب العصبي المدفوع بالخلايا الدبقية الصغيرة ، وهي سمة شائعة تظهر في أدمغة الشيخوخة والأمراض التنكسية العصبية المختلفة ، بما في ذلكPD 2،3،4،5. تعمل الخلايا الدبقية الصغيرة كخلايا مناعية فطرية داخل الجهاز العصبي المركزي (CNS) وهي حيوية للحفاظ على توازن الدماغ6. ومع ذلك ، فإن التنشيط المفرط المستمر لهذه الخلايا الدبقية الصغيرة يمكن أن يؤدي إلى استجابات التهابية عصبية مزمنة ، مما يساهم في النهاية في تطور مرض التنكس العصبي.
تؤثر كل من العمليات الالتهابية المركزية والطرفية بشكل كبير على أمراض مرض باركنسون7،8. يؤدي تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة إلى استجابات التهابية تؤثر على بقاء الخلايا العصبية9 ، مع وجود أدلة ناشئة تسلط الضوء على تحضيرها بواسطة ubiquitin ligases10. من بين المسارات الالتهابية المختلفة ، يعمل تنشيط الالتهاب المحتوي على مجال NOD و LRR- و Pyrin 3 (NLRP3) كمساهم أساسي في تنظيم الالتهابات الدبقية الصغيرة11. يؤدي التنشيط إلى تعبير NLRP3 والتجميع اللاحق لمركب الالتهابات المكون من بروتين محول مجال تنشيط وتجنيد الكاسبيز (CARD) و pro-caspase-1 ، ويبلغ ذروته في انقسام البروتين وإطلاق السيتوكين12. لوحظ ارتفاع تنشيط NLRP3 في مرضى باركنسون والنماذج الحيوانية المختلفة للمرض ، مما أدى إلى موت الخلايا العصبية. والجدير بالذكر أن تثبيط NLRP3 أظهر تأثيرات وقائية ضد أمراض مرض باركنسون في نماذج الفئران ، مما يؤكد الدور الحاسم لالتهاب NLRP3 في ظهور مرض باركنسون13،14.
تعد إشارات السيروتونين (5-HT) آلية مهمة للتنظيم العصبي ، وتؤثر على العديد من السلوكيات والوظائف الفسيولوجية من خلال التفاعلات مع ما لا يقل عن 14 نوعا فرعيا من مستقبلات ما بعد المشبكي15،16 ، بما في ذلك الأدوار في علم أمراض الجهاز العصبي المركزي كما هو مفصل في لمحات عامة شاملة17. يحكم التأثير العصبي الشامل لنظام 5-HT ما يقرب من 26,000 الخلايا العصبية في دماغ القوارض18. في حين أن الأدبيات الكبيرة تربط مرض باركنسون في الغالب بفقدان الخلايا العصبية الدوبامين ، فإن العلاقة بين الخلايا العصبية 5-HT و PD يتم فحصها بشكل أقل شمولا.
يعد تعديل N6-methyladenosine (m6A) ، وهو تعديل mRNA الأكثر انتشارا في الخلايا حقيقية النواة ، مفتاحا لتنظيم تضفير mRNA والاستقرار والتصدير ، وبالتالي التأثير على الأنشطة الخلوية المختلفة19. يتم تعديل مستويات m6A بواسطة ميثيل ترانسفيراز وديميثيلاز. تم ربط تعديلات m6A المرتفعة في الدماغ بالنمو العصبي ، حيث يرتبط خلل التنظيم ارتباطا وثيقا بالحالات التنكسية العصبية20،21 ، بما في ذلك تعبير METTL3 المتغير في نماذج الزهايمر22. على سبيل المثال ، ارتبط تراكم الميثيل ترانسفيراز الشبيه بالميثيل ترانسفيراز 3 (METTL3) في الجزء غير القابل للذوبان من أنسجة المخ بعد الوفاة من مرضى الزهايمر ارتباطا إيجابيا بمستويات بروتين تاو23 غير القابل للذوبان. وعلاوة على ذلك, انخفاض كبير في مستويات m6A في المخطط يمكن أن يؤدي إلى انخفاض كبير في مستويات الناقل العصبي الدوبامين24. والجدير بالذكر أن اثني عشر تعدد أشكال أحادية النوكليوتيدات مرتبطة ب m6A أظهرت ارتباطات كبيرة مع القابلية للإصابة بمرض باركنسون25. يضع هذا البروتوكول منهجيات شاملة للتحقيق في كيفية تنظيم تعديلات m6A بوساطة METTL3 لالتهاب الخلايا الدبقية الصغيرة من خلال محور Nrf2 / NLRP3 ، مما يؤثر في النهاية على بقاء الخلايا العصبية السيروتونين في نماذج PD. تم اختيار نموذج MPTP الحاد في الجسم الحي ونموذج LPS في المختبر للتحريض القوي للاستجابات الالتهابية العصبية ، على الرغم من أن النماذج المزمنة يمكن أن تكمل الدراسات المستقبلية كما هو موضح أدناه.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء جميع التجارب على بموافقة اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها في مستشفى Feicheng الشعبي (رقم الموافقة IACUC-2024-118) وتم إجراؤها وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية والمبادئ الأخلاقية الراسخة لأبحاث المختبرية. ضمنت بروتوكولات الدراسة الرعاية الإنسانية والعلاج لجميع ، مع التركيز بشكل خاص على تقليل المعاناة والضيق ، مع الالتزام بكل من المعايير المؤسسية وإرشادات ARRIVE لممارسات البحث الحيوانية المسؤولة.
1. زراعة الخلايا ونموذج التنشيط الدبقي الدقيق
2. تطوير نموذج والتصميم التجريبي
3. تقنيات البيولوجيا الجزيئية والتحقق من الصحة
4. تحليل البروتين والتحقق من صحته
5. التقييم السلوكي والتحليل الوظيفي
6. الفحص المجهري والتصوير المتقدم
7. التحليل الإحصائي والتحقق من صحة البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح البروتوكول بنجاح أن تعبير Mettl3 ينخفض في الخلايا الدبقية الصغيرة المعالجة ب LPS (الشكل 1) ، كما يتضح من كل من تخفيضات مستوى mRNA والبروتين مقارنة بالمجموعات الضابطة (الشكل 1 ب ، ج). يؤكد تحليل ELISA التنشيط الالتهابي الناجح بوساطة LPS من خلال مستويات IL-6 و TNF-α المرتفعة في المواد الطافية المزرعة (الشكل 1 أ).
يكشف تحليل MeRIP-qPCR أن الإفراط في التعبير عن Mettl3 يع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هناك العديد من الخطوات الحاسمة التي تتطلب اهتماما دقيقا لضمان نتائج قابلة للتكرار. يعد توقيت تنشيط LPS أمرا بالغ الأهمية - تبلغ الاستجابات الالتهابية ذروتها في 24 ساعة بعد العلاج ، ونوصي بشدة بإعداد محلول LPS جديد لكل تجربة ، حيث يمكن أن تفقد المحاليل المخزنة النشاط البيولوجي19،20. بالنسبة لتحليل MeRIP-qPCR ، فإن جودة الأجسام المضادة أمر بالغ الأهمية. لقد وجدنا أن التحقق من صحة الأجسام المضادة باستخدام عناصر تحكم إيجابية وسلبية م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عن عدم وجود مصالح مالية متنافسة أو تضارب في المصالح فيما يتعلق بهذا العمل. لا يوجد مؤلف لديه أي علاقة مالية مع الشركات التي تم ذكر منتجاتها في هذه المقالة.
يشكر المؤلفون الطاقم الفني في مستشفى Feicheng الشعبي ومستشفى Yantai Yantaishan على مساعدتهم في الإجراءات التجريبية ورعاية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ناقلات الفيروسات AAV9 | منشأة النواة المتجهة | تقليد | تحتوي على تراكيب Nrf2 |
| روتارود المتسارع | أوغو باسيلي | 47600 | للاختبار السلوكي |
| الأجسام المضادة المضادة لGAPDH | تقنية الإشارة الخلوية | 5174 | الجسم المضاد الأساسي، 1:5000 |
| الأجسام المضادة المضادة للمرض الراعي الألماني | أبكام | ab219800 | الجسم المضاد الأساسي، 1:1000 |
| الأجسام المضادة المضادة ل-Iba1 | واكو | 019-19741 | الجسم المضاد الأولي، 1:500 |
| الأجسام المضادة المضادة NLRP3 | أديبوجين | AG-20B-0014 | الجسم المضاد الأساسي، 1:1000 |
| الأجسام المضادة المضادة ل-Nrf2 | أبكام | AB62352 | الجسم المضاد الأساسي، 1:1000 |
| الأجسام المضادة المضادة ل-SLC6A4 | نوفوس بيولوجيالز | NBP1-85726 | الجسم المضاد الأولي، 1:500 |
| الأجسام المضادة المضادة TPH2 | ميليبور | MAB847 | الجسم المضاد الأولي، 1:500 |
| مجموعة اختبار بروتين BCA | ثقب | 23225 | لقياس كمية البروتين |
| خلايا BV2 الدقيقة الدبقية | شينغن بيولوجيا | SG-BV2 | خط الخلايا الميكرودبقية في الفأر |
| فئران C57BL/6J | مختبر نهر فيتال | 213 | طفل عمره 8 أسابيع، 19-26 جرام |
| مجموعة تجزئة الخلايا | تقنية الإشارة الخلوية | 9038 | الانفصال النووي عن السيتوبلازم |
| DMEM عالي الجلوكوز الكامل | جيبكو | 11965092 | وسط زراعة الخلايا |
| كروموجين DAB | مختبرات فيكتور | SK-4100 | بالنسبة للكيمياء المناعية |
| مثقاب الأسنان | أدوات العلوم الدقيقة | 18000-17 | لحفر ثقوب الشوح |
| DHE (ديهيدروإيثيديوم) | المجسات الجزيئية | D11347 | كشف ROS |
| مجموعة إليسا (IL-1β) | R& دي سيستمز | MLB00C | ماوس IL-1&بيتا؛ الكشف |
| إليسا كيت (IL-18) | R& دي سيستمز | 7625 | كشف IL-18 بواسطة الفأر |
| إليسا كيت (IL-6) | R& دي سيستمز | M6000B | كشف IL-6 بواسطة الفأر |
| مجموعة إليسا (TNF-α) | R& دي سيستمز | MTA00B | فأرة TNF-&; الكشف |
| مصل الأبقار الجنيني | جيبكو | 16000044 | مكمل زراعة الخلايا |
| الأجسام المضادة الثانوية المترافقة مع HRP | جاكسون إيمينوريسيرش | 111-035-003 | مضاد الأرانب، 1:10000 |
| إيزوفلوران | علم الحياة للدفع الخلفي | R510-22 | عامل مخدر |
| مجموعة اختبار LAL | لونزا | 50-647U | التحقق من نشاط LPS |
| كاشف نقل الليبوفكتامين | إنفيتروجين | 11668019 | لنقل الخلايا |
| LPS (ليبوبوليسكاريد) | سيغما-ألدرتش | L2630 | من الإشريكية القولونية، مخزون 1 ملغ/مل |
| الأجسام المضادة m6A | الأنظمة المشبحية | 202003 | ل MeRIP، 1:200 |
| مضخة الحقن الدقيقة | جهاز هارفارد | 70-3007 | للحقن المجسم |
| MPTP | سيغما-ألدرتش | M0896 | السم العصبي، 30 ملغ/كغ |
| جهاز الحقل المفتوح | أي متاهة | تقليد | 50 سم وحادة؛ 50 سم وحادة؛ 50 سم |
| بارافورمالدهيد | سيغما-ألدرتش | P6148 | 4٪ في PBS |
| متجه pcDNA3.1 | إنفيتروجين | V79020 | متجه التعبير |
| البنسلين-ستريبتوميسين | جيبكو | 15140122 | محلول مضاد حيوي |
| مجموعة بريمكس إكس تاك II | تاكارا | RR820A | بالنسبة ل qPCR |
| مجموعة برايم سكريبت RT | تاكارا | RR037A | النسخ العكسي |
| غشاء PVDF | ميليبور | IPVH00010 | من أجل ويسترن بلوت |
| مخزن RIPA | تقنية الإشارة الخلوية | 9806 | استخراج البروتين |
| siRNA (Mettl3) | ريبو بيو | تقليد | التحقق من صحة تسلسل الهدف |
| الإطار المجسم | علم الحياة للدفع الخلفي | 68001 | لجراحة الدماغ |
| كاشف ترايزول | إنفيتروجين | 15596026 | استخراج الحمض النووي الريبي |
| تريبان بلو | سيغما-ألدرتش | T8154 | تلوين قابلية الخلايا للحياة |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.