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.2019年7月9日13:298。
doi:10.3389/fncel.2019.00298。 2019年eCollection。

星形细胞胰岛素样生长因子-1保护神经元免受兴奋性毒性

魏晨 1, 何斌（Bin He） 1, 吴松桐 2, 曾劲松 1, 郑萍（Ping Zheng） 2
附属公司

星形细胞胰岛素样生长因子-1保护神经元免受兴奋性毒性

魏晨等。 前细胞神经科学. .

摘要

背景：众所周知，外源性胰岛素样生长因子-1（IGF-1）在脑损伤动物模型中具有神经保护作用，同时也会导致啮齿动物的超兴奋性。在这方面，内源性IGF-1在脑损伤常见病理学兴奋毒性等脑损伤反应中的作用尚待阐明。在这里，我们研究了细胞特异性内源性IGF-1在红藻氨酸（KA）诱导的神经元变性中的潜在作用。

方法：向原代培养的皮层神经元给予海康酸，并添加共同培养的星形胶质细胞作为支持系统。我们评估了不同组的细胞增殖率和IGF-1水平，并应用PCR-Chip分析来探索IGF-1下游。此外，我们将星形细胞IGF-1的病毒转移应用于KA治疗的啮齿动物，并评估这些啮齿动物的相关分子标记物和行为结果。

结果：我们发现KA导致神经元细胞死亡增加和tau蛋白过度磷酸化；共同培养的星形胶质细胞可以预防这些病理改变，而AG1024（IGF-1R抑制剂）阻断星形胶质细胞IGF-1后，这种拯救作用就消失了。PCR-Chip分析表明，星形胶质细胞IGF-1可降低KA处理的神经元Tyr 216处的p-GSK-3，AG1024也可消除这种作用。此外，体内研究表明，星形胶质细胞IGF-1基因转移可降低KA小鼠的p-tau和认知功能障碍。

结论：我们的结果表明，星形胶质细胞IGF-1在中枢神经系统的神经变性过程中具有神经保护作用。

关键词：星形胶质细胞；兴奋毒性；超磷酸化tau；胰岛素样生长因子-1；红藻氨酸；神经元。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
在星形胶质细胞存在的情况下，神经元免受兴奋性毒性损伤，而当单独培养时，神经元会迅速死亡，并产生剂量反应效应。在有或无野生型星形胶质细胞的情况下，用MTT在KA治疗后1天和2天OD 490测定神经元的存活率(A、 B类,F类2,24= 78.35,***P（P）<0.0001和F类2,24= 294.2,***P（P）<0.0001，神经元+KA vs.神经元+星形胶质细胞+KA；#P（P）<0.0001与KA中的神经元相比0组，n个=每组6人）。KA处理或生理盐水中的细胞计数显示，KA在24小时时以剂量依赖性方式增加神经元丢失(C类,***P（P）<0.05，神经元+KA vs.神经元+星形胶质细胞+KA；#P（P）在相同KA浓度下，神经元+KA和共培养的神经元+KA之间的差异＜0.05，n个=每组3人）。IGF-1受体阻滞剂不会改变KA诱导的神经元丢失，但会削弱共培养系统中星形胶质细胞IGF-1的神经保护作用(天,F类=8.90；***P（P）与非KA组相比<0.05）。
图2
图2
神经元IGF-1和磷酸化tau（PS198）对KA的反应增加，具有剂量反应效应，但在星形胶质细胞存在时仍保持较低水平（A–D）KA后星形细胞IGF-1大量分泌，且呈剂量依赖性（E、F）.***P（P）<0.05，与神经元+KA和神经元+KA+星形胶质细胞相比，n个=每组3人）。我们将IGF-1和PS-198印在同一膜上，因为它们都是从神经元中提取的，而将星形细胞IGF-1印在星形细胞培养基上。神经元分泌的IGF-1浓度和相关的p-tau表达与KA浓度呈正相关(R（右）2= 0.4008,P（P）= 0.0271;R（右）2= 0.8145,P（P）<0.0001），通过皮尔逊分析。
图3
图3
谷胱甘肽激酶-3β活性由p-GSK-3β（Tyr 216）/GSK-3β总量的比率表示。KA诱导GSK-3β活性增加，而共同培养的星形胶质细胞降低了GSK-3α活性，并且这种作用被星形胶质细胞IGF-1抑制剂阻断(*P（P）与分离神经元相比<0.05；#P（P）<0.05，与共培养+KA组相比）。
图4
图4
星形胶质细胞IGF-1的基因转移降低了不同磷酸化位点（PS-198、262和396）的p-tau表达，并通过降低磷酸化GSK-3β降低了皮层和海马中Tyr 216处GSK-3α占总GSK-3γ的比例。我们计算了p-tau与总tau以及p-GSK与总GSK的比率，因此，我们使用相同的GAPDH图像进行对照蛋白负载比较。上面板，代表性斑点图像。下面板，WB结果的量化。*KA+矢量与PBS+矢量的比较(P（P）< 0.05);#KA+AAV8-IGF-1与KA+矢量的比较(P（P）< 0.05). 数据显示为平均SEM(n个=每组3人）。
图5
图5
星形细胞IGF-1的基因转移降低了皮层的p-tau表达（PS-198荧光），并增加了神经元细胞丢失（NeuN）。与假手术小鼠相比，KA降低了NeuN的平均密度，而星形细胞IGF-1增加了神经元的平均密度。在KA小鼠中，PS-198的平均荧光密度也增加，而星形细胞IGF-1转移使其降低。*P（P）<0.001，与其他组相反。n个每组=3，数据以平均值±SEM表示。
图6
图6
星形胶质细胞IGF-1的基因转移显示大多数IGF-1与星形胶质细胞共定位。这些组之间的GFAP表达没有差异。IGF-1在KA+GFAP-IGF-1组中主要增加，表明IGF-1增加可能与星形胶质细胞分泌IGF-1和病毒转移IGF-1有关。*P（P）<0.001，与其他组相比，n个每组=3，数据表示为平均值±SEM。
图7
图7
空载体或hIGF-1治疗KA小鼠的行为试验。空载体KA小鼠MPLT评分较高，hIGF-1可降低MPLT评分；而携带空载体的KA小鼠的新臂持续时间减少，而hIGF-1可以增加其（A、B）。所有四组的手臂总入水量无显著差异（C）.*P（P）<0.05，与其他三组有统计学差异，n个=每组10）。
图8
图8
神经元和星形细胞IGF-1在兴奋性毒性中可能具有不同的作用。神经元和星形细胞IGF-1在兴奋性毒性方面似乎有不同的作用。当神经元单独接受KA治疗时，它们容易过度磷酸化，GSK-3β活性增加；相反，当神经元与星形胶质细胞共同培养时，它们对KA有抵抗力，并且由于星形胶质细胞IGF-1的分泌，磷酸化程度降低。
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