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。2023年1月3日；20(1):3.
doi:10.1186/s12974-022-02687-5。

淀粉样β的细胞内沉积影响人类iPSC-derived星形胶质细胞支持神经元功能的能力

伊万格洛斯·康斯坦蒂尼迪斯 1, 本杰明门户 2, 托比亚斯·莫斯 1, 奇亚拉·贝雷塔 1, 玛丽亚·林德斯科 2, 安娜·埃兰德森 三
附属公司

淀粉样β的细胞内沉积影响人类iPSC-derived星形胶质细胞支持神经元功能的能力

伊万格洛斯·康斯坦蒂尼迪斯等。 J神经炎症。 。

摘要

背景：星形胶质细胞对维持脑内环境稳定和突触功能至关重要，但也与阿尔茨海默病（AD）的发病机制密切相关。我们以前的数据表明，星形胶质细胞摄入大量聚集的淀粉样β（Aβ），但随后储存而不是降解摄入的物质，从而导致严重的细胞应激。然而，病理性星形胶质细胞参与AD相关突触功能障碍仍有待阐明。

方法：在这项研究中，我们旨在研究星形胶质细胞内Aβ的细胞内沉积如何影响它们与神经元的相互作用，重点关注神经元的功能和生存能力。为此，将人类诱导的多能干细胞（hiPSC）衍生的星形胶质细胞暴露于超声处理的αβ42纤维。通过进行星形胶质细胞-神经元共培养以及向纯神经元培养物中添加条件培养基或细胞外囊泡，分析了暴露于α-β的星形胶质细胞对hiPSC衍生神经元的直接和间接影响。

结果：电生理记录显示，与Aβ暴露的星形胶质细胞共同培养的神经元中兴奋性突触后电流的频率显著降低，而来自Aβ暴露星形胶质细胞的条件培养液具有相反的作用，导致突触过度激活。显然，对照组分泌的因子，而不是Aβ暴露的星形胶质细胞分泌的因子，有利于神经元培养的健康。此外，Aβ沉积的反应性星形胶质细胞导致在共培养中死亡细胞的清除率升高。

结论：总之，我们的结果表明，聚集的Aβ内含物影响星形胶质细胞的反应状态，以及它们支持神经元功能的能力。

关键词：阿尔茨海默病；淀粉样β；星形胶质细胞；EPSC；电生理学；神经元；iPSC。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

数字

图1
图1
hiPSC衍生神经元和星形胶质细胞的分化时间表。这两种分化途径都始于hiPSC阶段，并遵循相同的神经诱导过程，直到ltNES阶段。使用不含额外生长因子的神经元分化培养基在28天内完成神经元诱导。第28天，神经元表达MAP2（绿色）和突触素（橙色）（比例尺：20μm）。星形胶质细胞诱导需要特定的因子来促进ltNES细胞向功能性成熟星形胶质细胞的分化。在第28天，星形胶质细胞表达S100β（红色）和EAAT1（绿色），而用卵磷脂（白色）染色细胞骨架（比例尺：50μm）
图2
图2
人类星形胶质细胞摄取并积累声波Aβ-F。A类Aβ-F在（A1）和（A2）超声作用前后的典型透射电镜图像（比例尺：500 nm）。B类Aβ-F暴露星形胶质细胞的荧光图像。在整个实验过程中，Aβ-F（红色）沉积在星形胶质细胞（白色）中（比例尺：20μm）。C类研究的实验设置（使用创建网址：www.Biorender.com)
图3
图3
神经元和Aβ-暴露星形胶质细胞的共培养物含有较少的凋亡细胞。A类研究设计旨在研究对照组或Aβ星形胶质细胞与神经元之间的细胞间相互作用的影响（用网址：www.Biorender.com).B类，C类对照组和Aβ共培养的代表性图像（比例尺：20μm）。D类CellProfiler™中凋亡细胞分析管道生成的图像。活细胞（蓝色）和死细胞（绿色）重叠以提供死亡/活细胞百分比。E类星形胶质细胞（白色）包围着成簇的神经元细胞尸体（绿色）和活神经元（橙色）（比例尺：50μm）。F类与对照共培养和神经元单培养相比，Aβ共培养中凋亡细胞的百分比降低。G公司通过波形蛋白+染色测量的星形细胞面积%在对照和Aβ共培养物之间没有差异。H（H）与对照组共培养和神经元单培养相比，Aβ共培养中MAP2+染色测得的神经元面积%增加（所有图表中的结果均表示为三个独立实验的平均值±S.E.M；ns=无显著性*第页 < 0.05, ****第页 < 0.0001)
图4
图4
条件培养基（而非EV）影响神经元单细胞培养的整体存活率。A类研究设计旨在研究来自对照组和Aβ暴露星形胶质细胞的条件培养基和EV对神经元单细胞培养（用网址：www.Biorender.com).B类通过一系列离心和超速离心步骤从星形细胞培养基中分离EV。（B1）TEM分析显示了特征EV形态（比例尺：200 nm）。C类与对照培养物和接受AβACM的培养物相比，接受来自对照星形胶质细胞ACM的神经元单细胞培养物的总体存活率增加。D类用来自对照组或Aβ暴露的星形胶质细胞的EVs处理的神经元单细胞培养中，未观察到存活率的差异[结果显示为三组的平均值±S.E.M(C类)和两个(D类)分别进行独立实验；数值标准化为对照神经元单培养和对照EV单培养C类和D类分别为；ns=无显著性**第页 < 0.01, ****第页 < 0.0001]
图5
图5
单细胞培养66天后可获得完全活性的分化神经元。A类28天和66天时，静息膜电位均显著高于理论值（-65 mV，红色虚线）。与28天相比，66天的RMP显著降低。B类在贴片移液管中注入增加的电流后，发射事件的代表性痕迹。C类sEPSCs的频率在66天时显著升高。D类无间隙录音的代表性痕迹。红色箭头表示EPSC的位置（结果显示为平均值±S.E.M。；28天：n个=每批中8个细胞，66天：n个=两批中的18个细胞；####第页 < 0.0001：与−65 mV显著不同**第页 < 0.01, ****第页 < 0.0001：与28天的情况显著不同）
图6
图6
星形胶质细胞影响sEPSCs和mEPSCs的频率，但不影响振幅。 A类与对照神经元单细胞培养相比，星形胶质细胞和ACM都增加了sEPSCs的频率。B类sEPSCs的振幅不受星形胶质细胞或ACM的影响。D类在TTx 0.5µM处理下，与神经元单细胞培养相比，只有ACM增加了mEPSCs的频率。E类mEPSCs的振幅不受星形胶质细胞或ACM的影响。C类，F类无间隙记录的代表性痕迹。红色箭头表示EPSC的位置。（结果显示为平均值±S.E.M。；神经元：n个=两批中的23个细胞，神经元+星形胶质细胞：n个=一批中有9个细胞，神经元+ACM：n个=两批中17个细胞**第页 < 0.01, ****第页 < 0.0001：与神经元单细胞培养显著不同）
图7
图7
与暴露于Aβ的星形胶质细胞共培养可降低神经元突触活动。A类Aβ共培养中sEPSCs的频率显著降低。B类sEPSCs振幅无差异。D类mEPSCs的Aβ共培养频率也有类似的降低。E类与Aβ共培养相比，对照共培养的mEPSCs振幅没有差异。C类，F类无间隙录音的代表性痕迹。红色箭头分别表示sEPSC和mEPSC的位置。（结果以平均值±S.E.M.表示。；神经元+星形胶质细胞：n个=一批中有9个细胞，神经元+Aβ星形胶质细胞：n个=一批中13个电池**第页 < 0.01)
图8
图8
含有Aβ内含物的星形胶质细胞条件培养基增加神经元突触活动。 A类与对照组相比，AβACM处理的神经元单细胞培养物中sEPSCs的频率显著增加。B类在AβACM培养物中sEPSCs的振幅也增加。D类，E类与接触对照ACM的培养物相比，接触AβACM的单细胞培养物中mEPSCs的频率和振幅没有差异。C类，F类无间隙录音的代表性痕迹。红色箭头分别表示sEPSC和mEPSC的位置。（结果以平均值±S.E.M.表示。；神经元+ACM：n个=两批中17个细胞，神经元+AβACM：n个=两批中16个细胞*第页 < 0.05)
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