20S蛋白酶体参与调控神经干细胞衰老进程

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lijie04113209
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目的:采用在体和离体研究的技术手段,观察不同年龄阶段小鼠神经干细胞(NeuralStemCells,NSCs)衰老标志物及其增殖潜能的变化,揭示NSCs衰老进程。并在此研究基础上深入探讨20S蛋白酶体及其核心亚单位PSMB1和PSMB5在NSCs衰老进程中的调控作用,明确20S蛋白酶体活性改变对NSCs增殖能力的影响,揭示NSCs衰老机理,以期为恢复干细胞活力提供新思路。方法:选取胚胎(Embryonicdays14,E14)、新生(Postnatalday0,P0)、成年(Postnataldays90,P90)、老年(Postnataldays540,P540)小鼠作为研究对象。1.采用SA-β-gal(senescence-associatedβ-galactosidase)染色法观察不同年龄小鼠脑内衰老细胞数量,判定脑老化程度;同时腹腔注射BrdU,通过BrdU标记实验检测不同年龄小鼠室管膜下区(Subventricularzone,SVZ)NSCs增殖潜能。2.体外分离培养源自不同年龄小鼠NSCs,采用BrdU掺入实验和SA-β-gal染色法,通过离体实验进一步观察不同年龄NSCs增殖能力及衰老标志物的表达变化。3.应用20S/nestin免疫荧光双标,检测20S蛋白酶体在NSCs的表达。4.应用荧光分光光度法检测源自不同年龄阶段NSCs20S蛋白酶体活性。5.提取源自不同年龄小鼠NSCs总RNA,采用SYBRGreenReal-timePCR方法在基因水平定量分析20S蛋白酶体核心亚单位PSMB1和PSMB5的表达变化。6.应用蛋白酶体抑制剂MG132作用于体外培养NSCs,通过BrdU掺入实验和CCK-8法检测不同浓度MG132对NSCs增殖潜能的影响。结果:1.SA-β-gal染色结果显示,P90和P540小鼠SVZ脑区周围可见大量胞浆呈蓝色着色的SA-β-gal阳性衰老细胞,而E14和P0小鼠SVZ脑区周围仅偶见个别SA-β-gal阳性衰老细胞,提示随年龄增加脑内SA-β-gal活性增强,衰老细胞逐渐增多。伴随SA-β-gal活性上调,P90和P540小鼠SVZBrdU+细胞急剧减少,分别较E14小鼠减少92%和95%,BrdU+细胞散在分布于P90和P540小鼠侧脑室背外侧角和外侧壁,表明成年期和老年期NSCs增殖潜能降低。2.体外分离培养源自不同年龄小鼠NSCs,P90和P540小鼠神经球形成周期较E14和P0延长,BrdU阳性率分别为4.1%±0.4%和8.4%±0.9%(p<0.01),较E14(38.0%±2.0%,p<0.01)和P0(20.8%±1.24%,p<0.01)显著降低;SA-β-gal染色结果显示P90与P540阳性衰老细胞明显增多,SA-β-gal阳性率分别为26.0%±0.8%和27.6%±1.2%(p<0.01),此体外研究结果进一步表明成年期后NSCs增殖能力降低,NSCs出现老化现象。3.20S/nestin免疫荧光染色结果显示NSCs表达20S蛋白酶体,20S蛋白酶体分布于NSCs细胞浆和细胞核。4.荧光分光光度法检测源自不同年龄阶段小鼠NSCs20S蛋白酶体活性,结果显示P90组NSCs20S蛋白酶体活性为E14组0.8±0.2倍(p<0.01),P540组NSCs20S蛋白酶体活性为E14组0.6±0.1倍(p<0.001),提示成年期及老年期NSCs20S蛋白酶体活性下调。5.Real-timePCR定量分析不同年龄阶段NSCs20S蛋白酶体核心亚单位PSMB1和PSMB5mRNA表达变化,其中P90组PSMB1mRNA表达水平为E14组35%±1%(p<0.001),PSMB5mRNA表达水平为E14组41%±1%(p<0.001);P540组PSMB1mRNA表达水平为E14组34%±8%(p<0.001),PSMB5mRNA表达水平为E14组66%±1%(p<0.001),提示成年期和老年期20S蛋白酶体核心亚单位PSMB1和PSMB5mRNA表达水平下调。6.应用蛋白酶体抑制剂MG132作用于体外培养NSCs5h,BrdU掺入实验结果显示0.8μMMG132能够显著抑制NSCs增殖能力,其BrdU阳性率较DMSO溶剂对照组减少22.7%(p<0.05),并且此抑制作用呈现剂量依赖性;CCK-8检测结果进一步表明随MG132浓度增加NSCs细胞活力逐步降低,20μMMG132能够使NSCs增殖能力降低44%(p<0.05),提示蛋白酶体活性下调可能是导致NSCs衰老进程中细胞增殖潜能降低的重要因素。结论:1.随年龄增加NSCs增殖潜能降低,衰老标志物表达水平上调,NSCs出现老化现象。2成年和老年NSCs,20S蛋白酶体活性及其核心亚单位PMSB1和PMSB5mRNA表达水平下降,提示蛋白酶体与NSCs衰老进程密切相关。3.抑制蛋白酶体活性能够显著降低NSCs增殖能力,提示蛋白酶体参与NSCs功能维持
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