慢性大鼠青光眼模型中δ-阿片类药物对I类和IIb类组蛋白去乙酰化酶的变化

Changes in Class I and IIb HDACs by δ-Opioid in Chronic Rat Glaucoma Model

作者信息Syed A H Zaidi, Wendy Guzman, Sudha Singh, Shikhar Mehrotra, Shahid Husain
PMID33263714
发布时间2020-12-01
DOI10.1167/iovs.61.14.4

实验完整度

包含体内动物模型(高渗盐水诱导的慢性青光眼模型)和多种功能学检测(图形ERG、视动反应)及分子生物学验证(酶活性、qRT-PCR、Western blot、免疫组化),并证实了机制(HDAC调节)。

主要模型

Brown Norway大鼠慢性青光眼模型(高渗盐水注射诱导) 视网膜组织

重点核对

高渗盐水注射建立青光眼模型:2M高渗盐水注射入巩膜静脉,50 µl,眼压升高>25%纳入实验 SNC-121给药:1 mg/kg,腹腔注射,高渗盐水注射后30分钟,每日一次,持续7天 检测时间点:损伤后第7天和第42天 功能学检测:图形ERG、视动反应(视觉 acuity和对比敏感度) 分子检测:HDAC1、2、3、6的酶活性、mRNA和蛋白表达

摘要

目的:本研究确定δ-阿片受体激动剂(即SNC-121)通过调节组蛋白去乙酰化酶(HDACs)诱导的表观遗传改变是否对青光眼模型中的视网膜神经节细胞(RGC)具有神经保护作用。方法:通过向大鼠眼轮匝静脉注射2M高渗盐水升高眼压。对动物给予SNC-121(1 mg/kg;腹腔注射)7天。在损伤后第7天和第42天收集视网膜,随后通过酶活性测定、定量实时PCR(qRT-PCR)、Western blotting和免疫组织化学测量HDAC活性、mRNA和蛋白质表达。结果:高眼压动物的视力和对比敏感度以及图形视网膜电图(ERGs)下降,而SNC-121治疗显著改善了这些指标。在高眼压动物中,I类和IIb类HDAC活性在第7天和第42天显著增加。损伤后第7天,HDAC 1的mRNA和蛋白质表达分别增加1.33 ± 0.07倍和20.2 ± 2.7%,HDAC 2增加1.4 ± 0.05倍和17.0 ± 2.4%,HDAC 3增加1.4 ± 0.06倍和17.4 ± 3.4%,HDAC 6增加1.5 ± 0.09倍和15.1 ± 3.3%。在高眼压动物中,HDAC的mRNA和蛋白质表达在第42天进一步增强。在高眼压动物中,SNC-121治疗在第7天和第42天阻断了HDAC活性、mRNA和蛋白质表达的增加。结论:数据表明,I类和IIb类HDAC在青光眼早期阶段被激活和上调。早期干预激活δ-阿片受体导致I类和IIb类HDAC活性和表达的长期抑制,这可能部分在RGC神经保护中发挥关键作用。

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
δ-阿片受体激动剂SNC-121是否通过调节HDACs活性及表达来保护青光眼模型中的视网膜神经节细胞?
核心机制
青光眼损伤导致I类和IIb类HDAC(HDAC1, 2, 3, 6)活性和表达上调,SNC-121激活δ-阿片受体抑制其上调,从而可能通过表观遗传调控提供RGC神经保护。
主要证据
高渗盐水诱导的慢性青光眼大鼠中,HDAC1,2,3,6的活性、mRNA和蛋白表达在损伤后第7天和42天增加,SNC-121治疗7天完全阻断这些增加并持续至42天;同时SNC-121改善图形ERG和视觉功能。
研究意义
研究揭示δ-阿片类受体激活可长期抑制HDACs,可能为青光眼的神经保护治疗提供表观遗传学靶点,并提示开发选择性HDAC抑制剂的重要性。

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

建立慢性青光眼模型

通过高渗盐水注射升高眼压,建立慢性青光眼模型,以模拟青光眼病理过程。

向Brown Norway大鼠巩膜静脉注射2M高渗盐水(50 µl)升高IOP;注射后30分钟给予SNC-121(1 mg/kg,腹腔注射)每日一次共7天;在损伤后第7天和42天收集视网膜。

2

评估视功能

评估青光眼损伤和SNC-121治疗对视功能(图形ERG、视觉 acuity和对比敏感度)的影响。

使用图形ERG和OptoMotry系统测量视觉 acuity和对比敏感度,在损伤前(第0天)和第42天进行检测。

3

测量HDAC酶活性

量化视网膜中I类和IIb类HDAC的总体活性,并评估SNC-121处理的影响。

使用荧光底物Boc-Lys(Ac)-AMC和Boc-Lys(Tfa)-AMC分别检测I类/IIb类和IIa/IV类HDAC活性;在正常和SNC-121处理的动物中测量。

4

分析HDAC mRNA表达

确定青光眼损伤和治疗对HDAC1、2、3、6 mRNA水平的影响。

提取视网膜总RNA,逆转录成cDNA,然后通过qRT-PCR使用特异性引物测量HDAC1、2、3、6的mRNA表达。

5

分析HDAC蛋白表达

检测视网膜中HDAC1、2、3、6的蛋白水平变化。

通过Western blotting使用特异性抗体检测HDAC蛋白表达,样品为视网膜裂解液(10-20 µg蛋白)。

6

免疫组织化学定位

确定HDAC1、2、3、6在视网膜不同层中的表达定位和强度。

制备视网膜冰冻切片,使用特异性抗体进行免疫染色,观察HDAC在视网膜各层的表达变化。

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
Tonolab眼压计----
UTAS-2000LKC Technologies--
OptoMotryCerebral Mechanics Inc.--
Boc-Lys(Ac)-AMCAurum PharmatechK-6405
Boc-Lys(Tfa)-AMCBachemI-1985
Nu PAGE 10% Bis-Tris凝胶Thermo Fisher Scientific--
抗HDAC 1抗体Cell Signaling TechnologyD5C6U
抗HDAC 2抗体Cell Signaling TechnologyD6S5P
抗HDAC 3抗体Cell Signaling Technology7G6C5
抗HDAC 6抗体Cell Signaling TechnologyD21B10
抗β-actin抗体Sigma AldrichA5316
抗兔IgG,HRP偶联Cell Signaling Technology7074
抗鼠IgG,HRP偶联Cell Signaling Technology7076
Super SignalThermo Scientific--
Biorad Versadoc成像系统Biorad--
TRIzol试剂Life Technologies15596-026
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad Laboratories, Inc.1708891
SYBR GreenBio-Rad Laboratories, Inc.172527
Bio-Rad iCycler系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--
引物Integrated DNA Technology--
Alexa Fluor 488Thermo Fisher Scientific--

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
动物模型建立
动物品系、年龄、性别比例;高渗盐水浓度、注射体积、注射部位;注射后眼压升高的纳入标准
阅读提示:Materials and Methods: Animals; Development of Glaucoma Model by Hypertonic Saline Injection
药物处理
SNC-121剂量(1 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(注射后30分钟,每日一次,共7天)
阅读提示:Materials and Methods: Drug Preparation
功能学检测
图形ERG参数(平均亮度、空间频率、对比度、时间频率)、OKR测量条件(空间频率、速度、对比度)
阅读提示:Materials and Methods: Pattern Electroretinogram Recordings; Optokinetic Response Measurements
分子生物学检测
HDAC活性测定底物、浓度、孵育时间;Western blotting抗体稀释比例、蛋白上样量;qRT-PCR引物序列、循环条件
阅读提示:Materials and Methods: Histone Deacetylases Activity Assay; Western Blotting; RNA Extraction and Quantitative Real Time PCR
组织学检测
切片厚度、固定液、封闭条件、一抗稀释比例、孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry