Orexin A 通过 OXR2/CaMKKβ/AMPK 信号通路减轻小鼠脑出血后的神经炎症

Orexin A alleviates neuroinflammation via OXR2/CaMKKβ/AMPK signaling pathway after ICH in mice

作者信息Tao Li, Weilin Xu, Jinsong Ouyang, Xiaoyang Lu, Prativa Sherchan, Cameron Lenahan, Giselle Irio, John H Zhang, Jianhua Zhao, Yongfa Zhang, Jiping Tang
PMID32539736
发布时间2020-06-15
DOI10.1186/s12974-020-01841-1

实验完整度

高

包含小鼠ICH模型、行为学测试、Western blot、ELISA、免疫荧光等多个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

雄性CD-1小鼠ICH模型(自体动脉血立体定向注射至右侧基底节)

重点核对

ICH模型:采用立体定向注射自体动脉血至右侧基底节,注射量30 μl,速度3 μl/min。 OXA给药:经鼻内给药,剂量为20、60、200 ng/μl,每只小鼠5 μl,于ICH诱导后1小时给予。 抑制剂/拮抗剂给药:STO-609、SB-334867、JNJ-10397049均腹腔注射,于ICH后1小时给予。 检测时间点:神经行为学测试在ICH后24小时、72小时及数周进行;Western blot和ELISA在24小时检测。 样本量:每组6或8只小鼠。

摘要

背景:Orexins 是两种神经肽(orexin A, OXA;orexin B, OXB),主要由下丘脑外侧区分泌,通过激活两种受体(orexin receptor 1, OXR1;orexin receptor 2, OXR2)发挥广泛的生理作用。OXA 对 OXR1 和 OXR2 具有同等的亲和力,而 OXB 优先结合 OXR2。OXA 通过简单扩散快速穿过血脑屏障。许多研究报道了 OXA 通过调节炎症反应对神经系统疾病的保护作用,炎症反应也是脑出血(ICH)的基本病理过程。然而,OXA 在 ICH 中的神经保护机制尚未被探索。方法:采用立体定向注射自体动脉血至雄性 CD-1 小鼠右侧基底节建立 ICH 模型。外源性 OXA 经鼻内给药;CaMKKβ 抑制剂(STO-609)、OXR1 拮抗剂(SB-334867)和 OXR2 拮抗剂(JNJ-10397049)经腹腔给药。ICH 后评估神经行为学、血肿体积和脑含水量。采用 Western blot 和 ELISA 评估下游机制。结果:OXA、OXR1 和 OXR2 在小胶质细胞和星形胶质细胞中中度表达,在神经元中丰富表达。ICH 后 OXA 表达降低,而 OXR1 和 OXR2 表达升高。OXA 治疗显著改善了短期和长期神经功能结果,并减轻了同侧半球的脑水肿。OXA 给药上调了 p-CaMKKβ、p-AMPK 和抗炎细胞因子,同时下调了 p-NFκB 和促炎细胞因子;这种效应被 STO-609 或 JNJ-10397049 逆转,但未被 SB-334867 逆转。结论:OXA 改善了 ICH 后的神经功能结果并减轻了脑水肿,可能通过 OXR2/CaMKKβ/AMPK 通路减轻神经炎症。关键词:Orexins, 食欲素受体, 脑出血, 继发性脑损伤, 神经炎症

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
探索OXA在脑出血(ICH)后是否具有神经保护作用及其潜在机制。
核心机制
OXA通过激活OXR2/CaMKKβ/AMPK信号通路,抑制NFκB介导的神经炎症,从而减轻继发性脑损伤。
主要证据
在ICH小鼠模型中,OXA治疗显著改善神经功能、减轻脑水肿;Western blot显示p-CaMKKβ、p-AMPK上调,p-NFκB、IL-1β、TNFα下调;ELISA证实促炎细胞因子(IL-1β、TNFα、IL-6、IL-12)降低,抗炎细胞因子(IL-4、IL-10)升高;这些效应被OXR2拮抗剂JNJ-10397049或CaMKKβ抑制剂STO-609逆转,但不受OXR1拮抗剂SB-334867影响。
研究意义
研究提示OXA可能成为治疗ICH的潜在药物,可通过鼻内给药等途径,具有临床转化前景。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立ICH小鼠模型

模拟人类脑出血的病理状态。

采用立体定向注射自体动脉血至雄性CD-1小鼠右侧基底节建立ICH模型。

2

评估OXA对神经功能的短期和长期影响

评估OXA治疗是否能改善ICH后的神经功能。

通过神经行为学测试(改良Garcia测试、前肢放置测试、转角测试、足失误测试、旋转杆测试、Morris水迷宫)评估短期和长期神经功能。

3

评估OXA对血肿体积和脑水肿的影响

评估OXA治疗是否能减轻血肿体积和脑水肿。

通过血红蛋白测定评估血肿体积,通过干湿重法评估脑含水量。

4

验证OXA对OXA/OXRs表达的影响

验证外源性OXA能否进入大脑并影响OXR1/OXR2的表达。

通过Western blot检测脑组织中OXA、OXR1、OXR2的蛋白表达。

5

探索OXA抗炎作用的分子机制

揭示OXA是否通过CaMKKβ/AMPK通路介导抗炎作用。

使用CaMKKβ抑制剂STO-609,通过Western blot检测p-CaMKKβ、p-AMPK、p-NFκB、IL-1β、TNFα的表达。

6

鉴定介导OXA作用的受体亚型

确定OXA通过OXR1还是OXR2发挥抗炎作用。

使用OXR1拮抗剂SB-334867和OXR2拮抗剂JNJ-10397049,通过Western blot和ELISA检测通路蛋白和炎症因子。

7

证实OXA对炎症因子的调节作用

量化OXA对促炎和抗炎细胞因子水平的影响。

通过ELISA检测IL-1β、TNFα、IL-6、IL-12、IL-4和IL-10的浓度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
立体定向注射系统----
人工泪液软膏Rugby--
导管(MRE025,Micro-Renathane)----
微量注射器(Hamilton 80500)Hamilton--
泵系统Stoelting, Harvard Apparatus--
重组OXA肽Sigma-AldrichO6012
STO-609Selleck ChemS8274
SB-334867Selleck ChemS7585
JNJ-10397049Santa Cruzsc-491320
二甲基亚砜----
网格板CleverSys Inc.--
旋转杆仪器Columbus Instruments--
追踪系统与分析软件Noldus Ethovision--
Drabkin试剂Sigma-Aldrich--
分光光度计(Thermo Scientific GENESYS 10S)Thermo Scientific--
抗OXA抗体Thermo FisherPA5-70436
抗OXR1抗体Thermo FisherPA5-77566
抗OXR2抗体Thermo FisherPA5-77567
抗p-CaMKKβ抗体Cell Signaling Technology12818
抗CaMKKβ抗体Cell Signaling Technology16810
抗p-AMPK抗体Cell Signaling Technology5759
抗AMPK抗体Cell Signaling Technology5831
抗p-NFκB抗体Cell Signaling Technology8242
抗IL-1β抗体Cell Signaling Technology63124
抗TNFα抗体Cell Signaling Technology11948
抗β-actin抗体Abcamab8226
抗兔二抗Abcamab205718
抗小鼠二抗Abcamab205719
IL-1β ELISA试剂盒Abcamab197742
TNFα ELISA试剂盒Abcamab208348
IL-6 ELISA试剂盒Abcamab222503
IL-12 ELISA试剂盒Abcamab236717
IL-4 ELISA试剂盒Abcamab221833
IL-10 ELISA试剂盒Abcamab255729
抗OXA抗体Abcamab120212
抗NeuN抗体Abcamab177487
抗Iba-1抗体Abcamab178847
抗GFAP抗体Abcamab7260
抗兔二抗Abcamab150077
抗小鼠二抗Abcamab150117
DAPI试剂Thermo Fisher--
荧光显微镜Leica--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
ICH模型建立
动物品系、性别、年龄、体重;自体动脉血注射量、速度、坐标;麻醉剂量。
阅读提示:Methods: ICH model establishment
药物处理
OXA给药剂量、途径、时间;STO-609、SB-334867、JNJ-10397049的剂量和溶剂。
阅读提示:Methods: Drug administration
神经行为学测试
测试时间点、具体设备参数(rotarod转速、水迷宫池尺寸等)。
阅读提示:Methods: Neurobehavioral tests
分子检测
组织取材时间、蛋白提取、抗体稀释比例、ELISA检测的细胞因子种类。
阅读提示:Methods: Western blot, ELISA