共价硒化修饰的龙眼多糖对抗伏马菌素B1诱导的肠道上皮(IEC-6)细胞毒性和屏障破坏

Longan Polysaccharides with Covalent Selenylation Combat the Fumonisin B1-Induced Cell Toxicity and Barrier Disruption in Intestinal Epithelial (IEC-6) Cells

作者信息Ya-Hui Yu, Xin-Huai Zhao
PMID37960333
期刊Nutrients
发布时间2023-11-04
DOI10.3390/nu15214679

实验完整度

高

包含细胞毒性、屏障功能、氧化应激、凋亡和信号通路蛋白等多层级检测,且进行了体外细胞模型和相关机制验证。

主要模型

大鼠肠道上皮IEC-6细胞 FB1诱导的细胞损伤模型

重点核对

FB1诱导浓度为40 μmol/L,处理时间为48小时 多糖样品(SeLP1, SeLP2)的硒含量分别为1.46和4.79 g/kg 多糖样品处理浓度为5-10 μg/mL,时间为24-48小时 TEER值需达到50 Ω cm2后进行后续实验

摘要

本研究从干龙眼果实中提取了可溶性但不可消化的龙眼多糖(LP),并通过化学硒化方法制备了两种不同硒化程度的产品SeLP1和SeLP2。旨在研究它们对暴露于食物毒素伏马菌素B1(FB1)的大鼠肠道上皮(IEC-6)细胞的保护作用。LP的总硒含量低于0.01 g/kg,而SeLP1和SeLP2的总硒含量分别高达1.46和4.79 g/kg。细胞活力结果表明,这两种硒化产品在缓解FB1诱导的细胞毒性、抑制乳酸脱氢酶(LDH)释放以及减少细胞内活性氧(ROS)生成方面比LP更有效。这两种硒化产品在对抗FB1诱导的屏障破坏方面也比LP更有效,表现为增加跨上皮电阻(TEER)、减少细胞旁通透性、减少线粒体膜电位(MMP)损失,并通过上调紧密连接相关基因和蛋白来维持细胞屏障完整性。FB1通过激活MAPK和线粒体凋亡信号通路引起细胞氧化应激和屏障功能障碍,而SeLP1和SeLP2能够调节MAPK和凋亡相关蛋白从而抑制FB1介导的这两条通路的激活。总体而言,SeLP2在IEC-6细胞中比SeLP1更活跃。总之,LP的化学硒化导致其活性增强,从而改善FB1诱导的细胞毒性和肠道屏障破坏。同时,LP硒化程度的增加会赋予硒化产品SeLP2更强的活性。

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
研究共价硒化修饰的龙眼多糖是否比未修饰的LP更能保护肠道上皮细胞免受FB1诱导的细胞毒性和屏障破坏,并探讨其可能的机制。
核心机制
FB1通过激活MAPK和线粒体凋亡信号通路引起肠道屏障损伤,而硒化LP通过抑制这些通路的激活来发挥保护作用。
主要证据
在IEC-6细胞中,硒化LP(SeLP1, SeLP2)比LP更有效地提高细胞活力、降低LDH释放、减少ROS产生,增加TEER、降低细胞旁通透性、减少MMP损失,并上调紧密连接蛋白表达,同时抑制MAPK和凋亡相关蛋白的表达。
研究意义
研究表明硒化龙眼多糖作为一种潜在的功能性食品成分,有助于维护肠道健康,并提示富硒食物成分在保护肠道免受毒素毒性方面具有潜力。

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

龙眼多糖提取与硒化修饰

获取并改性龙眼多糖,制备两种不同硒含量的硒化多糖。

提取LP并进行化学硒化,通过HNO3-Na2SeO3体系制备SeLP1和SeLP2,并测定硒含量。

2

FB1细胞毒性模型建立

确定FB1诱导IEC-6细胞损伤的最佳浓度和时间。

使用不同浓度FB1处理细胞不同时间,通过MTT法检测细胞活力。

3

多糖样品预处理保护效果评估

评估LP、SeLP1和SeLP2对FB1诱导细胞毒性的保护作用。

用不同浓度多糖预处理细胞,再予FB1处理,检测细胞活力、LDH释放、ROS水平和MMP变化。

4

肠道屏障功能测定

评估多糖样品对FB1诱导的肠道屏障破坏的保护作用。

在Transwell系统中培养细胞至单层,检测TEER和FD-4通透性。

5

紧密连接相关基因和蛋白表达检测

分析多糖样品对紧密连接相关基因和蛋白表达的调控作用。

通过RT-qPCR检测ZO-1/2、occludin、claudin-1/3的mRNA表达,通过Western blot检测ZO-1、occludin、claudin-1蛋白水平。

6

MAPK和凋亡信号通路蛋白表达检测

探究FB1及多糖样品对MAPK和凋亡通路蛋白表达的影响,以揭示其保护机制。

通过Western blot检测MAPK通路相关蛋白(p38, p-p38, JNK, p-JNK)和凋亡相关蛋白(Bax, Bcl-2, cleaved caspase-3, cleaved caspase-9, cytochrome c)的表达。

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。

验证样本或模型特征
验证氧化应激和线粒体功能

产品清单

实验环节名称品牌货号
果胶酶Aladdin Biochemical Technology Company Limited--
纤维素酶Solarbio Science and Technology Company Limited--
MTT试剂Sigma-Aldrich--
乳酸脱氢酶检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
活性氧检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
线粒体膜电位检测试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Institute of Biotechnology--
DMEM培养基Sigma-Aldrich--
胎牛血清Wisent Incorporated--
胰蛋白酶-EDTASolarbio Science and Technology Company Limited--
伏马菌素B1Aladdin Biochemical Technology Company Limited--
FITC-葡聚糖(FD-4)Sigma-Aldrich--
RNA提取试剂盒Tiangen Biotech Company Limited--
NovoScript两步RT-PCR试剂盒Novoprotein Biotech Company Limited--
NovoScript SYBR qPCR SuperMix PlusNovoprotein--
Biosystems StepOnePlus实时荧光定量PCR系统Life Technologies Corporation--
RIPA裂解液Beyotime--
ZO-1一抗(AF5145)Affinity BiosciencesAF5145
Occludin一抗(DF7504)Affinity BiosciencesDF7504
Claudin-1一抗(DF6919)Affinity BiosciencesDF6919
JNK1/2/3一抗(AF6318)Affinity BiosciencesAF6318
磷酸化JNK1/2/3一抗(AF3318)Affinity BiosciencesAF3318
细胞色素c一抗(11940S)Cell Signaling Technology11940S
Bcl-2一抗(15071S)Cell Signaling Technology15071S
p38 MAPK一抗(8690T)Cell Signaling Technology8690T
磷酸化p38 MAPK一抗(4511T)Cell Signaling Technology4511T
Bax一抗(5023S)Cell Signaling Technology5023S
Caspase-3一抗(9662S)Cell Signaling Technology9662S
Caspase-9一抗(9508S)Cell Signaling Technology9508S
GAPDH一抗(bs-10900R)Bioss Biotechnology Company Limitedbs-10900R
β-actin一抗(bs-0061R)Bioss Biotechnology Company Limitedbs-0061R
山羊抗小鼠IgG(ZB-2305)Zhongshan Golden Bridge BiotechnologyZB-2305
山羊抗兔IgG(ZB-2301)Zhongshan Golden Bridge BiotechnologyZB-2301
12孔Transwell膜插件Corning--
Millicell-ERS2电压电阻表Millipore--
Milli-Q Plus纯水系统Millipore Corp.--
酶标仪Bio-Rad Laboratories--
Image Quant LAS 500成像系统Fujifilm--
DCFH-DA荧光探针----
JC-1荧光探针----
磷酸盐缓冲液Solarbio--
碳酸氢钠----
青霉素/链霉素----
硝酸----
无水乙醇----
脱脂牛奶----
硝酸纤维素膜----
SDS-PAGE凝胶----
SPSS 16.0软件SPSS Incorporated--
Image J 2x软件National Institutes of Health--

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
细胞处理
FB1浓度和处理时间;多糖样品浓度和预处理时间
阅读提示:见2.3节和2.4节
屏障功能测定
TEER达到50 Ω cm2的时间点;多糖处理浓度和预处理时间
阅读提示:见2.4节和2.5节
RT-qPCR
多糖处理浓度和时间;FB1处理浓度和时间
阅读提示:见2.7节
Western blot
多糖处理浓度和时间;FB1处理浓度和时间;抗体稀释比例
阅读提示:见2.8节