食欲素A对小鼠脓毒症相关性脑病的治疗作用

Therapeutic effects of orexin-A in sepsis-associated encephalopathy in mice

作者信息Jing Guo, Zhuo Kong, Sha Yang, Jingjing Da, Liangzhao Chu, Guoqiang Han, Jian Liu, Ying Tan, Jiqin Zhang
PMID38760784
发布时间2024-05-17
DOI10.1186/s12974-024-03111-w

实验完整度

包含动物模型(CLP诱导SAE)、行为学、BBB渗透性、超微结构、免疫荧光、Western blot、蛋白质组学和多组验证,并包含受体拮抗剂机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠CLP诱导的脓毒症相关性脑病模型 小鼠海马组织

重点核对

OXA剂量:50、250、500 µg/kg,最适剂量250 µg/kg 给药途径:鼻内给药,术后30分钟 OXR2拮抗剂JNJ-10,397,049逆转OXA效应 CLP手术:22G针穿孔,5-0丝线结扎盲肠 生存率:CLP组28%,OXA组56%

摘要

背景:脓毒症相关性脑病(SAE)引起急性和长期认知缺陷。然而,关于脓毒症后认知功能障碍的预防和治疗信息有限。神经肽食欲素A(OXA)已被证明通过激活OXR1和OXR2受体调节炎症反应,对神经系统疾病发挥保护作用。然而,OXA在介导SAE神经保护作用中的作用尚未见报道。方法:采用盲肠结扎穿孔(CLP)诱导小鼠SAE模型,并在术后通过鼻内给予外源性OXA进行治疗。评估小鼠存活率、认知和焦虑行为。监测神经元、脑水肿、血脑屏障(BBB)通透性和脑超微结构的变化。还测量了促炎因子(IL-1β、TNF-α)的水平和小胶质细胞活化。通过蛋白质组学分析和蛋白质印迹法研究了潜在的分子机制。结果:鼻内OXA治疗降低了小鼠死亡率,改善了认知和情感缺陷,并减轻了脑水肿、BBB破坏和脑超微结构损伤。此外,OXA显著降低了促炎因子IL-1β和TNF-α的表达,并抑制了小胶质细胞活化。此外,OXA下调了Rras和RAS蛋白的表达,并减少了P-38和JNK的磷酸化,从而抑制了MAPK通路的激活。JNJ-10,397,049(一种OXR2阻断剂)逆转了OXA的作用,而SB-334,867(一种OXR1阻断剂)则没有。结论:本研究表明,鼻内给予适量OXA可保护BBB并抑制OXR2/RAS/MAPK通路的激活,从而减轻SAE的结局,提示OXA可能是一种有前途的SAE治疗方法。

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
OXA是否对小鼠SAE具有治疗作用及其潜在机制是什么?
核心机制
OXA通过激活OXR2受体,下调Rras和RAS蛋白表达,抑制MAPK通路(P-JNK/P-P38)的磷酸化,从而减少促炎因子(IL-1β、TNF-α)的产生,保护血脑屏障,减轻神经炎症和脑损伤。
主要证据
CLP诱导的SAE小鼠模型,OXA干预后行为学改善、BBB通透性降低、超微结构损伤减轻、炎症因子降低;蛋白质组学和Western blot验证RAS/MAPK通路抑制;OXR2拮抗剂JNJ-10,397,049逆转OXA效应,而OXR1拮抗剂无此作用。
研究意义
OXA可能是一种有前途的SAE治疗方法,为SAE的病理机制和潜在药物靶点提供了重要见解。

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SAE小鼠模型

模拟临床脓毒症相关性脑病,评估OXA的治疗效果。

雄性C57BL/6J小鼠通过盲肠结扎穿孔(CLP)诱导SAE模型,对照组仅开腹不结扎穿孔。

2

OXA剂量筛选

确定OXA对CLP后认知和情绪缺陷改善的最佳剂量。

CLP后30分钟鼻内给予不同剂量OXA(50、250、500μg/kg),术后1天进行旷场、悬尾、Y迷宫测试和尼氏染色观察海马CA1区神经元。

3

最佳剂量OXA的长期疗效评估

评估250 µg/kg OXA对CLP小鼠7天生存率和认知/情绪障碍的影响。

CLP后每日鼻内给予OXA(250 µg/kg)连续7天,记录生存率,并在术后7天进行行为学测试(OFT、TST、Y-maze)。

4

评估OXA对BBB完整性的保护作用

探究OXA是否通过保护BBB减轻脑水肿和渗透性。

术后7天测定脑含水量、EB外渗、IgG外渗和BBB超微结构(透射电镜)。

5

评估OXA对脑超微结构损伤的改善

观察OXA对CLP引起的内质网、线粒体和突触结构损伤的改善作用。

术后7天取海马组织,透射电镜观察内质网、线粒体和突触的超微结构。

6

检测OXA对炎症因子和小胶质细胞活化的影响

评估OXA的抗炎作用。

术后1天和7天,ELISA检测皮层和海马中TNF-α、IL-1β水平;免疫荧光染色检测海马和皮层Iba-1阳性小胶质细胞形态和数量。

7

定量蛋白质组学分析

筛选OXA治疗后在CLP小鼠海马中差异表达的蛋白质及信号通路。

术后7天取海马组织,进行液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量蛋白质组学分析,并进行聚类分析和GO/KEGG富集分析。

8

验证RAS/MAPK通路

验证蛋白质组学发现,确认OXA对Rras、RAS和MAPK通路的影响。

Western blot检测海马组织中Rras、RAS、P-JNK、P-P38、JNK、P38、IL-1β、TNF-α的蛋白表达。

9

受体亚型相关机制验证

确定OXA的神经保护作用主要由哪个受体(OXR1或OXR2)介导。

使用OXR1拮抗剂SB-334,867和OXR2拮抗剂JNJ-10,397,049,在CLP前30分钟腹腔注射,评估OXA对MAPK通路和炎症因子的影响。

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
食欲素AMedChemExpressHY-106,224
SB-334,867MedChemExpressHY-10,895
JNJ-10,397,049MedChemExpressHY-108,906
伊文思蓝Sigma-Aldrich--
Alexa Fluor 488偶联山羊抗小鼠IgGInvitrogenA-32,723
Alexa Fluor Plus 594偶联山羊抗兔二抗InvitrogenA-11,062
抗Iba-1抗体AbcamEPR16588
Rras抗体HuaBioER60170
食欲素A抗体BiossBS15009R
食欲素受体2抗体AbcamAb183072
食欲素受体1抗体Cell Signaling Technology59,242
Ras抗体Cell Signaling Technology3965
IL-1β抗体Cell Signaling Technology31,202
磷酸化MAPK家族抗体Cell Signaling Technology9926
TNF-α抗体AbclonalA11534
HRP偶联二抗ServicebioGB23303
尼氏染色液ServicebioG1036
小鼠TNF-α ELISA试剂盒BosterEK0527
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BosterEK0394
Strata X C18固相萃取柱Phenomenex--
Q Exactive™PlusThermo Scientific--
自动视频跟踪系统RWD Life Science Co. Ltd.--
酶标仪BioTek--
冰冻切片机Leica--
研究型载玻片扫描仪ZeissLSM
激光扫描共聚焦显微镜ZeissLSM
光学显微镜Olympus--
10%山羊血清ServicebioG1208
BCA蛋白定量试剂盒Well-Bio--

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
动物模型诱导
小鼠品系、性别、周龄、体重;CLP手术细节(结扎位置、穿刺针规格、粪便挤出量);术后补液量
阅读提示:Materials and methods: Animals; Preparation of CLP-induced septic mouse model
药物干预
OXA剂量(50、250、500 μg/kg)、给药途径(鼻内)、给药时间(术后30分钟)、溶剂(生理盐水)、体积(2.5 μl/鼻孔);拮抗剂剂量、给药途径(腹腔)、时间(术前30分钟)、溶剂(5% DMSO)
阅读提示:Materials and methods: Administration
行为学测试
测试时间点(术后1天和7天)、旷场实验箱尺寸、测试时长、悬尾实验悬挂时长、Y迷宫训练和测试时间间隔
阅读提示:Materials and methods: Open field test; Tail suspension test; Y-maze test
BBB渗透性评估
EB剂量、注射途径(尾静脉)、循环时间、脑组织处理;IgG检测的组织固定、切片厚度、抗体浓度
阅读提示:Materials and methods: BBB permeability
组织病理学
尼氏染色固定液、切片厚度;电镜固定液(戊二醛浓度)、固定时间、切片厚度、染色方法
阅读提示:Materials and methods: Nissl staining; Observation of ultrastructural changes by transmission electron microscopy
炎症因子检测
ELISA试剂盒品牌、样本类型(皮层/海马)、检测时间点;Western blot抗体信息、蛋白上样量、膜类型
阅读提示:Materials and methods: Enzyme-linked immunosorbent assay; Western blotting
蛋白质组学
样本采集时间(术后7天)、每组样本量(3只)、质谱平台(Q Exactive Plus)、数据分析参数
阅读提示:Materials and methods: Quantitative proteomic analysis; Results: Proteomic sequencing analysis