小分子抑制剂 DDQ 促进阿尔茨海默病海马神经元细胞发育

doi:10.4103/NRR.NRR-D-24-00157

摘要/Abstract

摘要：

神经元的生长和分支过程是神经元发育和再生的一个重要方面。实验提供了小分子抑制剂DDQ对HT22神经元细胞神经元发育影响的证据。实验发现转染了cDNA 突变 Tau 的分化 HT22 细胞经 DDQ 处理后，总tau和p-tau水平降低，微管相关蛋白2、β-tubulin、突触素、囊泡乙酰胆碱转运蛋白和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α水平升高。DDQ通过突触生长的增加改善了表达mTau HT22 神经元的发育。由此认为经 DDQ 处理的 mTau-HT22细胞具有功能性神经元发育特征。

https://orcid.org/0000-0002-9560-9948 (P. Hemachandra Reddy);

https://orcid.org/0000-0003-4678-6443 (Jangampalli Adi Pradeepkiran)

Abstract: The process of neurite outgrowth and branching is a crucial aspect of neuronal development and regeneration. Axons and dendrites, sometimes referred to as neurites, are extensions of a neuron’s cellular body that are used to start networks. Here we explored the effects of diethyl (3,4-dihydroxyphenethylamino)(quinolin-4-yl) methylphosphonate (DDQ) on neurite developmental features in HT22 neuronal cells. In this work, we examined the protective effects of DDQ on neuronal processes and synaptic outgrowth in differentiated HT22 cells expressing mutant Tau (mTau) cDNA. To investigate DDQ characteristics, cell viability, biochemical, molecular, western blotting, and immunocytochemistry were used. Neurite outgrowth is evaluated through the segmentation and measurement of neural processes. These neural processes can be seen and measured with a fluorescence microscope by manually tracing and measuring the length of the neurite growth. These neuronal processes can be observed and quantified with a fluorescent microscope by manually tracing and measuring the length of the neuronal HT22. DDQ-treated mTau-HT22 cells (HT22 cells transfected with cDNA mutant Tau) were seen to display increased levels of synaptophysin, MAP-2, and β-tubulin. Additionally, we confirmed and noted reduced levels of both total and p-Tau, as well as elevated levels of microtubule-associated protein 2, β-tubulin, synaptophysin, vesicular acetylcholine transporter, and the mitochondrial biogenesis protein–peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1α. In mTau-expressed HT22 neurons, we observed DDQ enhanced the neurite characteristics and improved neurite development through increased synaptic outgrowth. Our findings conclude that mTau-HT22 (Alzheimer’s disease) cells treated with DDQ have functional neurite developmental characteristics. The key finding is that, in mTau-HT22 cells, DDQ preserves neuronal structure and may even enhance nerve development function with mTau inhibition.

Key words: diethyl (3,4- dihydroxyphenethylamino) (quinolin-4-yl) methylphosphonate (DDQ), hippocampal neuronal cells, HT22, neurite outgrowth, neuronal development, small molecule

. 小分子抑制剂 DDQ 促进阿尔茨海默病海马神经元细胞发育[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2025, 20(9): 2624-2632.

Jangampalli Adi Pradeepkiran, Priyanka Rawat, Arubala P. Reddy, Erika Orlov, P. Hemachandra Reddy. Small molecule inhibitor DDQ-treated hippocampal neuronal cells show improved neurite outgrowth and synaptic branching[J]. Neural Regeneration Research, 2025, 20(9): 2624-2632.

参考文献

引言

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《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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延伸阅读

NRR: 美国学者提出小分子抑制剂 DDQ 可促进阿尔茨海默病海马神经元细胞发育

目前，全世界有 6000 多万人患有阿尔茨海默病，预计到 2030 年这一数字将增至 8200 万，到 2050 年将增至 1.52 亿，目前每年的费用为 1 万亿美元。阿尔茨海默病与多种细胞变化有关，包括突触、线粒体异常、微 RNA 失调、荷尔蒙失衡和炎症反应。

在早期开发延缓衰老和预防阿尔茨海默病疾病进程的药物的努力中，美国德克萨斯理工大学P. Hemachandra Reddy等的研究团队合成了DDQ 药物，并使用 SHSY5Y 人神经母细胞瘤细胞在体外测试了其保护特性。他们发现，DDQ能增强线粒体融合活性，提高线粒体活性，降低淀粉样β蛋白42和Drp1水平，抑制淀粉样β蛋白和Drp1以及P-tau和Drp1之间的异常相互作用，保护阿尔茨海默病神经元免受毒性损伤。他们还利用老年野生型小鼠研究了DDQ的认知行为和其他保护特性。发现经 DDQ 处理的老年野生型小鼠的认知行为有所改善。此外，与未经 DDQ 处理的老龄野生型小鼠相比，经 DDQ 处理的野生型小鼠体内的长寿蛋白明显增加。

为了解 DDQ对神经元发育和对抗性磷酸化 tau 的保护作用，美国德克萨斯理工大学P. Hemachandra Reddy等的研究团队在《中国神经再生研究（英文）》（Neural Regeneration Research）2025年第9期发表的研究中，使用了小鼠永生化海马细胞HT-22，用突变体 tau（mTau）cDNA 转染它们，并研究了 mTau 条件下的神经元生长和树突轴化。

通常情况下，HT22细胞在神经元再生特性过程中表现出较少的神经元突起生长。神经元突起通常发生在神经系统的发育过程中，也发生在神经再生过程中。然而，成年哺乳动物的神经系统可以再生，而中枢神经系统的恢复能力有限。Hemachandra Reddy等使用 2% 还原胎牛血清与 DMEM 培养基来确定 DDQ 在神经元发育过程中的有益作用。他们想知道HT22 细胞在 DDQ 存在的情况下是否表达任何神经元生长和突触功能，如果是，它们是否是功能相关的神经元，可以表现出神经元特性。

实验发现经 DDQ 处理的 mTau-HT22总tau和p-tau水平降低，微管相关蛋白2、β-tubulin、突触素、囊泡乙酰胆碱转运蛋白和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α水平升高。DDQ通过突触生长的增加改善了表达mTau HT22 神经元的发育。由此认为经 DDQ 处理的 mTau-HT22细胞具有功能性神经元发育特征。

总之，目前的工作表明，分化的 HT22 细胞除了神经元标记物表达增强外，还表现出神经元中 VAChT 的特性。标准细胞系模型的局限性可以通过使用经DDQ处理的mHT22细胞来解决，这种细胞更接近真实的海马神经元环境，因此可以模仿突变Tau毒性环境。此外，还可以利用这种创新的体外模型开发治疗阿尔茨海默病疾病的药物。