跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2018年5月1日；13（5）：e0196223。
doi:10.1371/journal.pone.0196223。 2018年eCollection。

缺乏转录调节因子Bhlhe40的小鼠增强了神经元的兴奋性，并损害了海马的突触可塑性

凯利·A·汉密尔顿 1 2, 王悦（Yue Wang） 1, 索菲亚·M·雷夫斯基 1, 肖恩·贝尔科维茨 1, 瑞安·斯潘格勒 1, Caitlin N Suire公司 1, 西蒙内塔·卡曼多拉 1, 罗伯特·H·利普斯基 2 三, 马克·P·马特森 1
附属公司

缺乏转录调节因子Bhlhe40的小鼠海马神经元兴奋性增强，突触可塑性受损

凯利·A·汉密尔顿等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

Bhlhe40是一种转录因子，在海马体中高度表达；然而，其在神经元功能中的作用尚不清楚。在这里，我们使用同源C57Bl6/J背景下的Bhlhe40缺失小鼠（Bhlhe40-KO）来研究Bhlhe40%对海马神经元兴奋性和突触可塑性的影响。Bhlhe40 KO CA1神经元突触后微兴奋电流振幅增加，抑制电流振幅降低，表明CA1神经元具有超兴奋性。与注射惊厥红藻氨酸的+/+（WT）对照小鼠相比，注射Bhlhe40 KO后，CA1神经元兴奋性增加与癫痫发作程度增加无关。然而，在Bhlhe40 KO小鼠中观察到CA1突触的长期增强和长期抑制显著降低，表明海马突触可塑性受损。Morris Water Maze（MWM）上的空间学习和记忆行为测试表明，虽然Bhlhe40 KO小鼠最初的表现与WT对照组相似，但当隐藏平台移至相反象限时，Bhlhe40KO小鼠表现出再学习障碍，这与海马突触可塑性降低一致。为了研究增加神经元兴奋性和降低突触可塑性的可能机制，在染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq）之后，对Bhlhe40 KO海马进行全基因组mRNA表达谱分析筛选与转录调控一致的Bhlhe40蛋白-DNA相互作用的经验证的候选基因。在mRNA表达分析确定的验证基因中，胰岛素降解酶（Ide）在海马的表达变化最显著，RNA和蛋白质水平显著下调；尽管Bhlhe40没有被ChIP-Seq占据Ide基因。总之，这些发现支持Bhlhe40在调节海马神经元兴奋性和突触可塑性方面的作用，并且Ide转录的间接调节可能参与这些表型。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。Bhlhe40公司KO小鼠的神经元兴奋性增加。
（A）Bhlhe40公司KO小鼠IPSC振幅下降14.4%(Bhlhe40公司KO:85.6±12.2，WT:100±11.6）；n=4只小鼠Bhlhe40公司KO（5个细胞）和WT（6个细胞）。（B） 左侧：Bhlhe40公司与WT水平相比，KO小鼠的mEPSC振幅增加了40%(Bhlhe40型KO:18.99±0.69 pA，WT:13.6±0.88 pA）。右：来自WT和Bhlhe40公司KO切片。误差线是平均值的标准误差；未配对t检验用于mEPSC和IPSC振幅比较Bhlhe40公司KO海马切片与WT切片的比较；*=p＜0.05。
图2
图2。Bhlhe40公司KO小鼠没有更严重的行为发作。
给动物注射227ng KA，并监测6小时。（A） 从输液到首次癫痫发作的潜伏期，非配对t检验p>0.05。（B） 前15分钟、前30分钟和整个6小时的总抓握时间，未配对t检验p>0.05。（C） 从最后一次发作到六小时监测期结束的延迟时间，每个患者的未配对t检验p>0.05。（D） 前15分钟、前30分钟和整个6小时的最大发作反应的发作量表，每个p>0.05的非配对t检验。野生型小鼠n=6，野生型小鼠n=5Bhlhe40公司KO小鼠（图2B和2C），n=6Bhlhe40公司KO小鼠（图2A和2D；包括一只在监测期间死亡的动物）。误差线是平均值的标准误差。
图3
图3。Bhlhe40公司KO小鼠海马突触可塑性降低。
（A） EPSP斜率输入/输出曲线有显著差异（p<0.001；n=9）。（B） 配对脉冲易化没有明显受损（p=0.063；n=5）。（C） 100Hz刺激1s后1hr，EPSP斜率测量的LTP降低60%(Bhlhe40公司KO:120±20.7%，WT:150.5±21%；p＜0.001；n=5只小鼠，每只6片）。（D） 1Hz刺激15分钟后，通过EPSP斜率1hr测得的LTD降低了52%(Bhlhe40公司KO:85±12.8%，WT:68.5±19.5%；p＜0.001；n=5只小鼠，每只6片）。图3A、3B、3C和3D的数据在Shapiro-Wilk正态性检验中p<0.05，并通过Mann-Whitney秩和检验进行显著性检验。误差线是平均值的标准误差。
图4
图4。Bhlhe40公司KO小鼠在MWM上的再学习能力受损。
（A） 在初始学习期间，逃避潜伏期没有变化，并且（B）初始探测显示Bhlhe40公司通过对平台的延迟来指示KO动物。（C） 或在目标（NE）象限中花费的时间。（D）Bhlhe40公司KO小鼠对新平台位置的再学习受损（SW象限）（线性回归线高度差p<0.01）（双向RM-ANOVA p=0.067）。（E） 类似地，Bhlhe40公司KO动物在反转探针上到新平台区域的潜伏期受损（线性回归线高度差p<0.05 t检验）（双向RM-ANVOA p=0.059）。（F） 在4小时反转探头上Bhlhe40公司与初始平台位置象限（NE）相比，KO对新平台位置（SW）象限没有偏好，而与SW象限相比，WT动物在NE的时间更长（p<0.05）。（G） 在SW象限与NE象限中，两者所花费的时间没有显著差异Bhlhe40公司24小时和48小时反转探针上的KO或WT动物（p>0.05），尽管48小时探针上的WT动物有近显著的趋势（p=0.0531）。在所有条件下，对游泳速度没有影响（p>0.05）WT n=12，Bhlhe40公司KO n=12。初始24小时探针测量仅包括n=11Bhlhe40公司由于记录一只动物时出现软件错误，导致KO小鼠死亡。一个Bhlhe40公司KO动物由于重复的类似于触须的行为而被从数据集中删除。误差条是平均值的标准误差。通过双向RM-ANOVA（图4A、4B、4C、4D、4E和4F）、线性回归线比较（图4A、4B，4D和4E）和Mann-Whitney U检验（图4E、4F和4G）测试统计显著性（*p<0.05）。
图5
图5。Bhlhe40公司KO小鼠在中枢神经系统的基因表达方面有独特的变化。
单侧海马（HIPP）、皮层（CTX）和小脑（CER）是从幼稚动物中分离出来的Bhlhe40公司KO和WT动物（n=4）。提取MRNA并在Illumina全基因组表达阵列上运行。（A）Bhlhe40公司KO和WT海马基因表达无重叠分离。一个WT CER样本作为异常值删除，一个Bhlhe40公司KO CTX与WT样本聚集，但包含在分析中。（B） 显著基因的维恩图在Bhlhe40公司KO小脑、皮层和海马，相对于WT）。（C） 海马基因全基因组表达阵列的通路分析确定了能量代谢中几个高度上调的通路和参与突触活动的下调通路Bhlhe40型KO小鼠与WT小鼠的比较。显示了前20个上调和前20个下调通路，由Z评分组织；n=4。R=反应组；K=凯格；B=生物卡他。
图6
图6。艾德在中被下调Bhlhe40公司KO海马。
为了验证，通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）测定信使RNA（mRNA）水平。来自WT（n=8）和Bhlhe40公司从海马组织中提取KO（n=8）小鼠。基因信使核糖核酸水平Bhlhe40公司KO小鼠相对于WT表达（100%=虚线）。样本中的特定mRNA水平归一化为看家基因Hprt（小时）.Bdnf 4号机组针对以下方面进行了额外测试Bdnf 1号机组(Bdnf 4/1号机组). 未配对t检验用于测试每个基因的显著性；*=p<0.05，**p<0.01，***=p<0.001，****=p<000001（所有测试基因的S1表）；重量n=8，Bhlhe40公司KO n=8；误差线是平均值的标准误差。所有误差条都是平均值的标准误差。
图7
图7。大鼠海马中的胰岛素水平呈上升趋势，但没有变化Bhlhe40公司KO小鼠。
（A） 蛋白质（西方）印迹用于确定从mRNA验证实验中确定的候选基因的蛋白质表达水平。来自六个WT和Bhlhe40公司KO小鼠通过western blotting进行蛋白质水平分析。WT（+）和Bhlhe40公司显示IDE（120kDa）、Bhlhe41（50kDa”）和Kctd12（36kDa“）的KO（-）样本。（B） 蛋白质定量通过western blot通过斐济密度测定法测定（图像J）。在Bhlhe40公司与WT水平相比，KO海马IDE下调1.6倍（p<0.0001），Kctd12上调30%（p<0.05），Bhlhe41上调18%（p<0.05）。对于Bhlhe41，观察到一个三重带，可能是由于两个可能的翻译后总结。Bhlhe41的相对表达代表所有三个谱带的组合。未配对t检验用于测试蛋白质水平的显著性变化。显示的值为Bhlhe40公司KO蛋白水平与WT水平的任意单位（AU）；*=p<0.05****=p<0.0001。此外，对Clock、Camk1d、Gabbr1、GluR1、Scn1a和Chl1进行了测试，发现在Bhlhe40型KO海马。（C） 来自六个WT和Bhlhe40公司采用KO小鼠通过ELISA定量BDNF。成熟BDNF（顶部）和Pro-BDNF（底部）在独立ELISA上进行测试。BDNF水平以BDNF相对于总蛋白mg的ng表示。Top）前BDNF（未配对t检验p>0.05）；底部）成熟BDNF（未配对t检验p>0.05）。（D） 来自七个WT和Bhlhe40公司KO小鼠采用ELISA法进行胰岛素定量。胰岛素水平以胰岛素ng（相对于总蛋白mg）表示（胰岛素ELISA学生t检验p=0.07）。所有误差条都是平均值的标准误差。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. St-Pierre B，Flock G，Zacksenhaus E，Egan SE。Stra13同源二聚体通过B类E-box元件抑制转录。生物化学杂志。2002;277(48):46544–51. 数字对象标识：10.1074/jbc。M111652200-内政部-公共医学
    1. Li Y，Xie M，Yang J，Yang D，Deng R，Wan Y，等。抗凋亡蛋白survivin的表达主要通过近端启动子中的多个sp1结合位点被DEC1转录上调。致癌物。2006;25(23):3296–306. 数字对象标识：10.1038/sj.onc.1209363-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Qian Y，Zhang J，Jung Y-S，Chen X.DEC1与HDAC8协同调节TAp73和ΔNp73的表达。公共科学图书馆一号。2014;9（1）：e84015 doi:10.1371/journal.pone.0084015-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Yamada K，Miyamoto K。碱性螺旋-环-螺旋转录因子，BHLHB2和BHLHB3；它们的基因表达受到多种细胞外刺激的调节。Front Biosci J虚拟图书馆。2005;10:3151–71.-公共医学
    1. 钱勇，张杰，闫波，陈晓霞。DEC1是一种基本的螺旋-环-螺旋转录因子，是p53家族的一个新的靶基因，它介导p53依赖性早衰。生物化学杂志。2008;283(5):2896–905. 数字对象标识：10.1074/jbc。M708624200型-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

物质

赠款和资金

研究资金支持由国家老龄研究所的内部预算和乔治·梅森大学（George Mason University）向RHL提供的第222865号拨款提供。资助者在研究设计、数据收集和分析、出版决定或手稿准备中没有任何作用。