Cocaine Modulates the Neuronal Endosomal System and Extracellular Vesicles in a Sex-Dependent Manner

doi:10.1007/s11064-022-03612-1

.2022年8月；47(8):2263-2277.

doi:10.1007/s11064-022-03612-1。 Epub 2022年4月30日。

可卡因以性别依赖的方式调节神经内体系统和细胞外囊泡

附属公司

¹美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所痴呆研究中心，邮编10962。
²美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所痴呆研究中心，邮编10962。pasquale.dacunzo@nki.rfmh.org。
^三纽约大学格罗斯曼医学院精神病学系，美国纽约州纽约市，10016。pasquale.dacunzo@nki.rfmh.org。
⁴美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所神经化学部，邮编10962。
⁵纽约大学格罗斯曼医学院精神病学系，美国纽约州纽约市，10016。
⁶纽约大学格罗斯曼医学院生物化学与分子药理学系，美国纽约州纽约市，10016。
⁷纽约大学神经科学研究所，纽约大学格罗斯曼医学院，纽约，10016，美国。

^#贡献均等。

PMID： 35501523
预防性维修识别码：项目经理9352616
内政部： 2007年10月10日/11064-022-03612-1

可卡因以性别依赖的方式调节神经内体系统和细胞外囊泡

布丽亚娜·巴雷托等。神经化学研究. 2022年8月.

.2022年8月；47(8):2263-2277.

doi:10.1007/s11064-022-03612-1。 Epub 2022年4月30日。

附属公司

¹美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所痴呆研究中心，邮编10962。
²美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所痴呆研究中心，邮编10962。pasquale.dacunzo@nki.rfmh.org。
^三纽约大学格罗斯曼医学院精神病学系，美国纽约州纽约市，10016。pasquale.dacunzo@nki.rfmh.org。
⁴美国纽约州奥兰治堡市内森·S·克莱恩精神病研究所神经化学部，邮编10962。
⁵纽约大学格罗斯曼医学院精神病学系，美国纽约州纽约市，10016。
⁶纽约大学格罗斯曼医学院生物化学与分子药理学系，美国纽约州纽约市，10016。
⁷纽约大学神经科学研究所，纽约大学格罗斯曼医学院，纽约，NY，10016，美国。

^#贡献均等。

PMID： 35501523
预防性维修识别码：项目经理9352616
内政部： 2007年10月10日/11064-022-03612-1

摘要

在多种神经发育和神经退行性疾病中，内体变化与外体变化相关。我们检测了从2.5个月大开始接受两周可卡因注射的小鼠大脑中的这种联系。可卡因导致雄性小鼠而非雌性小鼠大脑中神经元早期和晚期内体和外体的数量减少。去势女性对可卡因的反应与男性相似，表明可卡因反应的性别差异是由激素差异引起的。此外，可卡因增加了女性大脑中每个外体的α-突触核蛋白数量，但不影响男性大脑中的外体α-突触核蛋白含量，卵巢切除术消除了性别差异。α-突触核蛋白在女性大脑外泌体中的包装增强，有可能在整个大脑传播病理学，这表明女性对慢性可卡因暴露的不同反应机制与男性不同。

关键词：慢性药物接触；可卡因；内生体；外显子；胞外囊泡；α-突触核蛋白。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者没有相关的财务或非财务利益需要披露。

数字

图1
可卡因诱导的运动活动与性别和激素有关。一将小鼠置于活动监视器中30分钟后，注射盐水或可卡因（10 mg/kg，i.p.）。小鼠每天治疗一次，持续12天，每次注射后60分钟测量总的动态计数（显示第1天、第8天和第11天）。与男性相比，女性对注射可卡因的反应具有更高的运动活性(n个 = 每组6只小鼠）。b条卵巢切除降低可卡因诱导的雌性小鼠运动活性(n个 = 每组6只小鼠）。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。数据以平均值±SEM表示。各组之间的差异在*对 < 0.05, ***对 < 0.001和****对 < 0.0001

图2
可卡因以性别依赖的方式影响Rab5阳性早期内体。一–天与盐处理雄性小鼠相比，经古柯碱处理的雄性小鼠额叶顶皮质的神经元显示出Rab5a阳性早期内体的每个神经元的数量和面积分数更低。在雌性小鼠的大脑中未发现任何影响(n个 = 每组4只小鼠；计算每只小鼠至少30个神经元的平均值）。**e（电子）**–小时与男性相似，在去卵巢的女性中，与假手术治疗的女性相比，可卡因导致早期内体的每个神经元的数量和面积分数较低(n个 = 每组4只小鼠；计算每只小鼠至少30个神经元的平均值）。一和**c（c）**显示皮质神经元中Rab5a（绿色）和NeuN（紫红色）抗体的双重免疫标记和灰度Rab5a染色（刻度条，10µm）。b条和**（f）**直径，**c（c）**和克数量，天和小时Rab5a标记内体的每个神经元的面积。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。数据以平均值±SEM表示。各组之间的差异在*对 < 0.05, **对 < 0.01，以及***对 < 0.001

图3
可卡因以性别依赖的方式影响Rab7阳性晚期内体。一–天与盐处理雄性小鼠相比，经古柯碱处理的雄性小鼠额叶顶皮质的神经元显示出Rab7a阳性晚期内体的每个神经元的数量和面积分数更低。在雌性小鼠的大脑中未发现任何影响(n个 = 每组4只小鼠；计算每只小鼠至少30个神经元的平均值）。**e（电子）**–小时与男性相似，与生理盐水处理的卵巢切除女性相比，可卡因导致晚期内体神经元的数量和面积分数降低(n个 = 每组4只小鼠；计算每只小鼠至少30个神经元的平均值）。一和**e（电子）**显示了皮质神经元中Rab7a（绿色）和NeuN（紫红色）抗体的双重免疫标记和灰度Rab7a染色（刻度条，10µm）。b条和**（f）**直径，**c（c）**和克数量，天和小时Rab7a标记内体的每个神经元的面积。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。数据以平均值±SEM表示。各组之间的差异在**对 < 0.01, ***对 < 0.001，以及****对 < 0.0001

图4
从小鼠脑中分离的EV的特征。一通过透射电子显微镜对脑EV组分1至6的代表性显微照片进行成像，通过OptiPrep密度梯度进行分级。比例尺：200 nm。b条对一只3个月大的野生型小鼠脑中分离的EV进行典型的Western blot分析，并通过OptiPrep密度梯度进行分离。每条车道上装载的每个碎片体积相同。膜联蛋白A2是一种微泡标记物，主要富集于第1至3组分，外体标记物Cd63富集于第4至6组分，线粒体起源的EVs标记物（线粒体）Cox-IV主要存在于第7和8组分，以及一种不相关的细胞内隔室标记物（Gm130）未在EV组分中观察到，但在脑匀浆（BH）中发现。**c（c）**NTA对脑EV直径的分析。分布的频率被归一化为模式，而钟形曲线是使用四点移动平均值获得的。将组分1至3和组分4至6的数量合并，因为它们具有相似的特征(n个 = 每组3只小鼠）。天直径在125nm范围内的囊泡百分比，如估计值所示**c（c）**(n个 = 每组3只小鼠）。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。数据表示为平均值±SEM**对 < 0.01, ****对 < 0.0001

图5
可卡因不会影响雌性小鼠大脑中EVs的水平，但会降低雄性小鼠大脑中EVs的水平。一可卡因或生理盐水治疗后女性和男性EV裂解物的代表性western blot分析。评估微泡和外泌体标记物。每条车道上装载的EV分数体积相同。对扫描带进行量化，并将其归一化为Annexin A2的半脑重量(b条)，别名(**c（c）**)，Hsc70(天)和Cd63(**e（电子）**) (n个 = 每组5只小鼠）。**（f）**和克富含微泡的馏分中发现的EV数量（馏分1+2+3）(**（f）**)外显体富集组分（4+5+6）(克)经可卡因或生理盐水治疗后，从雌性和雄性小鼠大脑中分离出的EV，通过NTA量化并归一化为半脑重量(n个 = 每组5只小鼠）。小时对假手术后女性EV裂解物和经可卡因或生理盐水治疗的卵巢切除女性EV的代表性western blot分析。评估微泡和外泌体标记物。每条车道上装载的EV分数体积相同。对扫描带进行量化，并将其归一化为Annexin A2的半脑重量(我)，别名(j个)，Hsc70(k个)和Cd63(我) (n个 = 每组5只小鼠）。米和n个富含微泡的馏分中发现的EV数量（馏分1+2+3）(米)外显体富集组分（4+5+6）(n个)从假手术后的雌性小鼠和用可卡因或生理盐水治疗后切除卵巢的雌性小鼠的大脑中分离出的EV，通过NTA量化并归一化为半脑重量(n个 = 每组5只小鼠）。组分1-3富集于微泡，组分4-6富集于外泌体，组分7-8富集于其他EV。统计检验：双向方差分析与Bonferroni多重比较检验。数据以平均值±SEM表示*对 < 0.05, **对 < 0.01，以及***对 < 0.001

图6
可卡因注射液不会影响EV蛋白标记物和α-突触核蛋白的表达水平。一–小时女性脑匀浆的Western blot分析(一)，男(b条)，雌性接受假手术(**e（电子）**)或卵巢切除术(**（f）**)注射生理盐水（S）或可卡因（C）的手术(n个 = 雌性组7只，其他组6只）。抗体检测到微泡标记物（膜联蛋白A2）、外泌体标记物（Alix、Tsg101、Hsc70、Cd63、Rab27a和Rab35）和α-突触核蛋白。β-actin作为负荷对照。每条车道上装载的总蛋白量相同。中的图形**c（c）**,天,克和小时显示了在同一通道中归一化为β-actin的谱带的密度定量。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。可卡因和盐水治疗之间没有发现差异。数据表示为平均值±SEM

图7
可卡因增加女性大脑外泌体中α-突触核蛋白的含量。一–天EV组分α-突触核蛋白含量的Western blot分析(n个 = 每组5只小鼠）。每条车道上装载的EV分数体积相同。对扫描条带进行量化，并将其归一化为总EV蛋白质含量，如BCA分析对雌性和雄性的估计(一-b条)、假手术后的女性和卵巢切除的女性(**c（c）**-天). 组分1-3富集于微泡，组分4-6富集于外泌体，组分7-8富集于其他EV。统计检验：使用Bonferroni的多重比较检验进行双向方差分析。数据表示为平均值±SEM*对 < 0.05

图8
可卡因治疗雌性和雄性小鼠内体和外体通路的示意图。细胞内的内吞物质被运输到早期内吞体，最终成熟成为MVB。MVB膜的内陷导致腔内小泡的形成，这些小泡在MVB与质膜融合后释放到细胞外空间。通过质膜上的微泡和线粒体上的有丝分裂囊的形成，额外的物质从细胞中释放出来（图中未显示）。可卡因可减少雄性小鼠（雌性小鼠除外）大脑中神经元早期和晚期内体以及外体的数量。可卡因还增强了雌性小鼠（而非雄性小鼠）大脑外泌体中α-突触核蛋白的负载，导致α-突触核蛋白向邻近细胞的更高传播。红色填充圆圈：管腔内囊泡/外泌体负载α-突触核蛋白。填充青色的圆圈：α-突触核蛋白阴性的管腔内小泡/外泌体

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

唐氏综合征（Down syndrome）小鼠模型脑内神经元晚期内体内腔小泡生成增强。
D’Acunzo P、Hargash T、Pawlik M、Goulbourne CN、Pérez-González R、Levy E。 D’Acunzo P等人。开发神经生物学。2019年7月；79(7):656-663. doi:10.1002/dneu.22708。Epub 2019年8月1日。开发神经生物学。2019 PMID：31278881 免费PMC文章。
外显子的产生是神经退行性疾病中神经内体通路完整性的关键。
Mathews PM，Levy E。 Mathews PM等人。前神经科学。2019年12月12日；13:1347. doi:10.3389/fnins.2019.01347。2019年eCollection。前神经科学。2019 PMID：31911768 免费PMC文章。审查。
帕金森病和路易体痴呆患者脑脊液外泌体诱导α-突触核蛋白聚集体形成。
Stuendl A、Kunadt M、Kruse N、Bartels C、Moebius W、Danzer KM、Mollenhauer B、Schneider A。 Stuendl A等人。大脑。2016年2月；139（第2部分）：481-94。doi:10.1093/brain/awv346。Epub 2015年12月8日。大脑。2016 PMID：26647156 免费PMC文章。
环境神经毒性物质锰在帕金森病细胞培养模型中调节外泌体介导的细胞外miRNAs：与金属神经毒性中α-突触核蛋白错误折叠的相关性。
Harischandra DS、Ghaisas S、Rokad D、Zamanian M、Jin H、Anantharam V、Kimber M、Kanthasamy A、Kanthamasmy AG。 Harischandra DS等人。神经毒理学。2018年1月；64:267-277. doi:10.1016/j.neuro.2017.04.007。Epub 2017年4月24日。神经毒理学。2018 PMID：28450057 免费PMC文章。
从炎症小体到帕金森病：NLRP3炎症小体是否促进帕金森病的外体分泌和外体α-同核蛋白传递？
司XL、方YJ、李立夫、顾丽丽、尹XZ、俊天、闫YP、蒲JL、张BR。 Si XL等人。实验神经学。2021年2月；336:113525. doi:10.1016/j.expneuro.2020.113525。Epub 2020年11月5日。实验神经学。2021 PMID：33161049 审查。

查看所有类似文章

引用人

载脂蛋白E2的表达改变了衰老过程中大脑外泌体水平增加的小鼠模型中的内体途径。
彭凯（Peng KY）、利米萨（Liemsa B）、帕萨托（Pasato J）、达库恩佐（D'Acunzo P）、保利克（Pawlik M）、海古伊（Heguy A）、佩尼卡拉帕蒂（Penikalapti SC）、拉布扎（Labuza A）、皮迪基蒂（Pidikiti H）、奥尔德雷德（Alldred）、金斯伯格（Ginsberg。彭凯等。交通。2024年5月；25（5）：e12937。doi:10.1111/tra.12937。交通。2024 PMID：38777335
线粒体功能障碍时，分泌到脑细胞外空间的线粒体损害了突触可塑性。
D'Acunzo P、Argyrousi EK、Ungania JM、Kim Y、DeRosa S、Pawlik M、Goulbourne CN、Arancio O、Levy E。 D’Acunzo P等人。摩尔神经变性剂。2024年4月14日；19(1):34. doi:10.1186/s13024-024-00721-z。摩尔神经变性剂。2024 PMID：38616258 免费PMC文章。
细胞外囊泡的出现是神经疾病的“液体活检”：繁荣还是萧条。
Kumar A、Nader MA、Deep G。 Kumar A等人。药理学修订版2024年2月13日；76(2):199-227. doi:10.1124/pharmrev.122.000788。药理学修订版2024。 PMID：38351075 免费PMC文章。审查。
精神兴奋剂使用障碍是否存在普遍的性别差异？关注非典型多巴胺摄取抑制剂的潜在疗效。
Hersey M、Bartole MK、Jones CS、Newman AH、Tanda G。 Hersey M等人。分子。2023年7月7日；28(13):5270. doi:10.3390/分子28135270。分子。2023 PMID：37446929 免费PMC文章。审查。
可卡因扰乱大脑中的有丝分裂囊生物学。
D'Acunzo P、Ungania JM、Kim Y、Barreto BR、DeRosa S、Pawlik M、Canals-Baker S、Erdjument-Bromage H、Hashim A、Goulbourne CN、Neubert TA、Saito M、Sershen H、Levy E。 D’Acunzo P等人。细胞外囊泡J。2023年1月；12（1）：e12301。doi:10.1002/jev2.12301。《细胞外囊泡》。2023 PMID：36691887 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

参考文献

1. Mash DC、Adi N、Duque L、Pablo J、Kumar M、Ervin FR.最近戒断的可卡因滥用者血清中α-突触核蛋白水平升高。药物酒精取决于。2008;94:246–250. doi:10.1016/j.drugaldep.2007.09.020。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Qin Y，Ouyang Q，Pablo J，Mash DC。滥用可卡因会升高人类纹状体中的α-突触核蛋白和多巴胺转运体水平。神经报告。2005;16:1489–1493. doi:10.1097/01.wnr.0000175617.39054.ba.-内政部-公共医学
1. Butler B、Sambo D、Khoshbouei H.Alpha-synuclein调节多巴胺神经传递。神经病学杂志。2017;83–84:41–49. doi:10.1016/j.jchemneu.2016.06.001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Lam HA、Wu N、Cely I、Kelly RL、Hean S、Richter F、Magen I、Cepeda C、Ackerson LC、Walwyn W、Masliah E、Chesselet MF、Levine MS、Maidment NT。在过度表达人α-突触核蛋白的小鼠纹状体中，强直性细胞外多巴胺浓度升高和突触活动的多巴胺调制改变先于多巴胺丢失。神经科学研究杂志2011；89:1091–1102. doi:10.1002/jnr.22611。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Somayaji M、Cataldi S、Choi SJ、Edwards RH、Mosharov EV、Sulzer D。α-突触核蛋白在促进和抑制体内黑质神经元多巴胺释放中的双重作用。美国国家科学院院刊2020；117:32701–32710. doi:10.1073/pnas.2013652117。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

物质

行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

[1] Mash DC、Adi N、Duque L、Pablo J、Kumar M、Ervin FR.最近戒断的可卡因滥用者血清中α-突触核蛋白水平升高。药物酒精取决于。2008;94:246–250. doi:10.1016/j.drugaldep.2007.09.020。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Mash DC、Adi N、Duque L、Pablo J、Kumar M、Ervin FR.最近戒断的可卡因滥用者血清中α-突触核蛋白水平升高。药物酒精取决于。2008;94:246–250. doi:10.1016/j.drugaldep.2007.09.020。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Qin Y，Ouyang Q，Pablo J，Mash DC。滥用可卡因会升高人类纹状体中的α-突触核蛋白和多巴胺转运体水平。神经报告。2005;16:1489–1493. doi:10.1097/01.wnr.0000175617.39054.ba.-内政部-公共医学

[4] Qin Y，Ouyang Q，Pablo J，Mash DC。滥用可卡因会升高人类纹状体中的α-突触核蛋白和多巴胺转运体水平。神经报告。2005;16:1489–1493. doi:10.1097/01.wnr.0000175617.39054.ba.-内政部-公共医学

[5] Butler B、Sambo D、Khoshbouei H.Alpha-synuclein调节多巴胺神经传递。神经病学杂志。2017;83–84:41–49. doi:10.1016/j.jchemneu.2016.06.001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Butler B、Sambo D、Khoshbouei H.Alpha-synuclein调节多巴胺神经传递。神经病学杂志。2017;83–84:41–49. doi:10.1016/j.jchemneu.2016.06.001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Lam HA、Wu N、Cely I、Kelly RL、Hean S、Richter F、Magen I、Cepeda C、Ackerson LC、Walwyn W、Masliah E、Chesselet MF、Levine MS、Maidment NT。在过度表达人α-突触核蛋白的小鼠纹状体中，强直性细胞外多巴胺浓度升高和突触活动的多巴胺调制改变先于多巴胺丢失。神经科学研究杂志2011；89:1091–1102. doi:10.1002/jnr.22611。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Lam HA、Wu N、Cely I、Kelly RL、Hean S、Richter F、Magen I、Cepeda C、Ackerson LC、Walwyn W、Masliah E、Chesselet MF、Levine MS、Maidment NT。在过度表达人α-突触核蛋白的小鼠纹状体中，强直性细胞外多巴胺浓度升高和突触活动的多巴胺调制改变先于多巴胺丢失。神经科学研究杂志2011；89:1091–1102. doi:10.1002/jnr.22611。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Somayaji M、Cataldi S、Choi SJ、Edwards RH、Mosharov EV、Sulzer D。α-突触核蛋白在促进和抑制体内黑质神经元多巴胺释放中的双重作用。美国国家科学院院刊2020；117:32701–32710. doi:10.1073/pnas.2013652117。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Somayaji M、Cataldi S、Choi SJ、Edwards RH、Mosharov EV、Sulzer D。α-突触核蛋白在促进和抑制体内黑质神经元多巴胺释放中的双重作用。美国国家科学院院刊2020；117:32701–32710. doi:10.1073/pnas.2013652117。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

可卡因以性别依赖的方式调节神经内体系统和细胞外囊泡

附属公司

可卡因以性别依赖的方式调节神经内体系统和细胞外囊泡

作者

附属公司

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

参考文献

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源