StressMarq：α-Syn PFFs 与 SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞膜的相互作用

文献标题：Observation of α?Synuclein Preformed Fibrils Interacting with SH-SY5Y Neuroblastoma Cell Membranes Using Scanning Ion Conductance Microscopy》，发表于《ACS Chemical Neuroscience

DOI：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschemneuro.2c00478

研究背景

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是美国第二常见的神经退行性疾病，仅次于阿尔茨海默病。PD 的病理特征之一是 α-突触核蛋白（α-synuclein，α-Syn）的错误折叠和聚集，这些聚集物会在黑质多巴胺能神经元中诱导细胞死亡，进而影响运动功能。α-Syn 的纤维（fibrils）与 PD 中的路易体（Lewy bodies）相关，并在神经网络中以类似朊病毒的方式传播，导致细胞功能失调。α-Syn 预制纤维（preformed fibrils，PFFs）是通过控制条件使重组单体 α-Syn 聚合而成的纤维，用于模拟 α-Syn 的病理学。PFFs 能够促进细胞摄取、种子化和 α-Syn 的传播，但目前对 PFFs 在细胞水平上与细胞膜相互作用的形态学变化的研究较少。

研究内容

本研究旨在利用扫描离子电导显微镜（Scanning Ion Conductance Microscopy, SICM）观察 α-Syn PFFs 与 SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞膜的相互作用，并揭示 PFFs 对细胞膜形态的影响。研究特别关注 PFFs 在细胞膜上引起的膜粗糙度变化、细胞膜上的突起和碎片，以及这些变化对细胞活性的影响。

研究方法

1. 细胞培养与处理：使用 SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞，将其培养在含有不同浓度 α-Syn PFFs 的培养基中，处理时间为 48 小时。PFFs 的浓度分别为 1 μM、5 μM 和 10 μM。

2. 扫描离子电导显微镜（SICM）：SICM 是一种非侵入性成像技术，能够在液体环境中对细胞进行三维形态分析，而不会损伤细胞膜。通过纳米毛细管探针测量细胞膜表面的高度变化，生成细胞膜的三维拓扑图。

3. 细胞活性检测：使用 XTT 还原实验和乳酸脱氢酶（LDH）释放实验评估细胞活性，以确定 PFFs 处理对细胞存活率的影响。

4. 原子力显微镜（AFM）表征：对 α-Syn PFFs 的长度分布进行表征，以确保其与文献中报道的尺寸一致。

研究结果

1. 细胞膜形态变化：

o 细胞膜粗糙度显著增加，且随着 PFFs 浓度的升高而增加。在 1 μM PFFs 处理的细胞中，膜粗糙度表现为膜折叠；而在 5 μM 和 10 μM 处理的细胞中，膜上出现更多结晶状的突起和大碎片。

o 与 α-Syn 寡聚物引起的膜破坏不同，PFFs 处理的细胞膜上未观察到明显的脂质提取或大孔洞形成。

o 统计分析显示，PFFs 处理组的膜粗糙度显著高于对照组（p < 0.0001），且 5 μM 和 10 μM 处理组的膜粗糙度进一步增加。

o 在高浓度 PFFs 处理的细胞膜上，观察到的结晶状碎片可能是 PFFs 聚集物或与脂质共聚集的产物。

2. 细胞活性：

o XTT 实验显示，所有 PFFs 处理组的细胞活性均略有下降（约 80%），但这种下降与 PFFs 浓度无关，且未达到统计学显著性。

o LDH 实验显示，PFFs 处理组的 LDH 释放量略有增加，但同样与 PFFs 浓度无关，且未达到统计学显著性。

3. 结论：

o PFFs 在 48 小时内主要通过积累在细胞膜上引起膜粗糙度增加，但并未导致显著的细胞死亡。

o 这些结果表明，PFFs 可能在细胞膜表面引起功能失调，但不会直接破坏脂质双层。

o 研究还指出，早期干预（例如使用 L-DOPA 或其他多巴胺激动剂）可能有助于稳定 α-Syn 纤维，防止其进一步聚集，从而延缓 PD 的进展。

在文献中，SPR-317 是一种用于研究帕金森病（Parkinson's disease, PD）病理机制的 α-突触核蛋白（α-Synuclein, α-Syn）预制纤维（Preformed Fibrils, PFFs）。它被用作实验材料，模拟帕金森病中 α-Syn 的病理聚集过程，以研究其对细胞膜形态和细胞功能的影响。

SPR-317 在文献中的主要应用：

1. 模拟帕金森病病理过程

o α-Syn PFFs 是通过将重组单体 α-Syn 在特定条件下孵育和聚集而成的纤维状结构，用于模拟帕金森病中 α-Syn 的病理聚集。SPR-317 是一种商业化的 PFFs 产品，具有明确的结构和特性，便于实验的标准化和重复性。

o 在本研究中，SPR-317 被用于模拟帕金森病中 α-Syn 的传播和聚集过程，以研究其对细胞膜的直接影响。

2. 研究细胞膜的形态变化

o 文献中使用 SPR-317 PFFs 与 SH-SY5Y 神经母细胞瘤细胞共孵育，观察 PFFs 对细胞膜形态的影响。通过扫描离子电导显微镜（SICM）技术，研究人员发现 PFFs 处理后细胞膜的粗糙度显著增加，并伴随着结晶状突起和碎片的形成。这些变化表明 PFFs 可能通过与细胞膜的相互作用诱导细胞功能失调。

3. 评估细胞活性和毒性

o 研究中还通过 XTT 还原实验和乳酸脱氢酶（LDH）释放实验评估了 SPR-317 PFFs 对细胞活性的影响。结果显示，尽管 PFFs 处理导致细胞膜形态发生显著变化，但细胞活性仅略有下降，且未观察到明显的细胞毒性。这表明 PFFs 可能在细胞膜表面引起功能失调，但不会直接导致细胞死亡。

4. 探索帕金森病的早期干预靶点

o 由于 PFFs 在细胞膜上积累但未显著诱导细胞死亡，研究结果提示早期干预（例如使用药物稳定 α-Syn 纤维）可能有助于延缓帕金森病的进展。SPR-317 在这种机制研究中起到了关键作用，为开发潜在的治疗策略提供了实验依据。

总结

在本研究中，SPR-317 作为一种商业化的 α-Syn PFFs 产品，主要用于模拟帕金森病中 α-Syn 的病理聚集过程，研究其对细胞膜形态和细胞功能的影响。通过这些实验，研究人员揭示了 PFFs 在细胞膜上的积累机制及其潜在的细胞毒性，为理解帕金森病的病理机制和探索早期干预靶点提供了重要信息。