芍药苷抑制凋亡信号调节激酶减轻神经炎症并改善神经病理性疼痛

Inhibition of apoptosis signal-regulating kinase by paeoniflorin attenuates neuroinflammation and ameliorates neuropathic pain

作者信息Danli Zhou, Siqi Zhang, Liang Hu, Yu-Feng Gu, Yimei Cai, Deqin Wu, Wen-Tao Liu, Chun-Yi Jiang, Xiangqing Kong, Guang-Qin Zhang
PMID30975172
发布时间2019-04-11
DOI10.1186/s12974-019-1476-6

实验完整度

高

包含动物模型(CCI)、行为学测试、Western blot、免疫组化、分子对接等多个独立证据层级,并进行功能(疼痛行为)和机制(ASK1/p38/JNK)验证。

主要模型

SD大鼠CCI模型 大鼠L1-L6脊髓组织

重点核对

CCI手术,4-0铬制肠线,间隔约1mm,共4处结扎 大鼠品系:成年雄性Sprague-Dawley大鼠(180-200g) 芍药苷剂量:20、40、60 mg/kg,腹腔注射 NQDI1剂量:4 μg/20 μl,鞘内注射 行为学测试:Von Frey纤维丝测机械阈值,热刺激测热缩足潜伏期

摘要

背景:神经病理性疼痛是需要迫切解决的严重临床问题。ASK1是p38和JNK的上游蛋白,在慢性疼痛的诱导和维持过程中对神经炎症发挥重要作用。因此,抑制ASK1可能是治疗神经病理性疼痛的新方法。本研究旨在探讨芍药苷对ASK1和神经病理性疼痛的作用。方法:使用Von Frey试验测定大鼠的机械和热阈值。使用Western blotting和免疫组织化学检测细胞信号。结果:慢性压迫性损伤(CCI)手术成功降低大鼠的机械和热阈值,并增加大鼠脊髓中ASK1的磷酸化。ASK1抑制剂NQDI1减轻了神经病理性疼痛,并降低了p-p38和p-JNK的表达。芍药苷模拟ASK1抑制剂NQDI1并抑制ASK1磷酸化。芍药苷降低p-p38和p-JNK的表达,延缓神经病理性疼痛的进展,并减轻神经病理性疼痛。芍药苷减轻了星形胶质细胞和小胶质细胞对损伤的反应,降低了IL-1β和TNF-α的表达,并下调了CCI诱导的CGRP的表达。结论:芍药苷通过抑制ASK1的磷酸化,是治疗大鼠神经病理性疼痛的有效药物,提示芍药苷可能对神经病理性疼痛患者有效。关键词:芍药苷、ASK1、神经病理性疼痛、MAPK

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
芍药苷能否通过抑制ASK1的磷酸化来减轻神经炎症并改善神经病理性疼痛?
核心机制
芍药苷抑制ASK1的磷酸化,进而减少下游p38和JNK的磷酸化,抑制胶质细胞(星形胶质细胞和小胶质细胞)反应及炎症因子(IL-1β、TNF-α)表达,并下调CGRP,从而减轻神经病理性疼痛。
主要证据
CCI模型大鼠中,芍药苷降低p-ASK1、p-p38、p-JNK水平,上调机械和热阈值,减少GFAP、IBA-1、IL-1β、TNF-α和CGRP表达(行为学、Western blot、免疫荧光)。
研究意义
研究提示芍药苷可作为开发ASK1抑制剂及新型镇痛抗炎药物的先导化合物,具有临床应用前景。

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CCI大鼠模型并验证疼痛行为

建立神经病理性疼痛模型并确认疼痛行为学改变。

对成年雄性SD大鼠进行坐骨神经慢性压迫性损伤(CCI)手术,于术后不同时间点用Von Frey纤维丝和热刺激仪检测机械和热缩足阈值。

2

检测ASK1及其磷酸化表达

观察CCI是否诱导脊髓ASK1的磷酸化增加。

收集L1-L6脊髓节段,用Western blot检测p-ASK1和ASK1蛋白水平。

3

评估ASK1抑制剂NQDI1的镇痛效果及机制

验证抑制ASK1能否减轻CCI诱导的疼痛并影响MAPK通路。

单次或连续鞘内注射NQDI1,检测行为学变化以及脊髓中p-p38、p-JNK、p-ERK的表达。

4

分子对接预测芍药苷与ASK1结合

预测芍药苷是否可能直接结合ASK1并抑制其活性。

使用AutoDock Vina进行分子对接,比较芍药苷和NQDI1与ASK1的结合能力。

5

验证芍药苷对ASK1磷酸化的抑制作用

在体内验证芍药苷是否抑制CCI诱导的ASK1磷酸化上升。

CCI大鼠腹腔注射不同剂量芍药苷,Western blot检测脊髓p-ASK1水平。

6

评估芍药苷对疼痛行为的疗效

评估芍药苷单次或连续给药对CCI诱导的疼痛行为的缓解作用,以及对疼痛发展的延迟作用。

行为学检测:单次或连续腹腔注射芍药苷后测量机械和热阈值;并在CCI术后立即给药观察对疼痛发展的影响。

7

验证芍药苷对MAPK通路的影响

确证芍药苷是否通过抑制ASK1而选择性抑制p38和JNK磷酸化。

Western blot检测CCI+芍药苷组脊髓中p-p38、p-JNK和p-ERK的表达。

8

评估芍药苷对胶质细胞反应和炎症因子及CGRP的调节

观察芍药苷对胶质细胞活化和神经炎症相关分子的影响。

免疫组化检测GFAP(星形胶质细胞)、IBA-1(小胶质细胞)和CGRP的表达,Western blot检测IL-1β和TNF-α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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
NQDI-1Selleck Chemical Inc.175026-96-7
p-p38抗体Cell Signaling Technology9211S
ASK1抗体Cell Signaling Technology8662S
p-ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
p-JNK抗体Cell Signaling Technology9255S
CGRP抗体Cell Signaling Technology14959
GAPDH抗体Sigma-Aldrich Inc.G9545
p-ASK1抗体Biossbs-3031R
IBA-1抗体Abcamab178847
GFAP抗体Abcamab7260
IL-1β抗体Abcamab200478
TNF-α抗体Abcamab6671
抗小鼠IgG,HRP偶联抗体Cell Signaling Technology7076
抗兔IgG,HRP偶联抗体Cell Signaling Technology7074
Von Frey纤维丝Woodland Hills, Los Angeles, CA--
痛觉计UGO Basile--
PVDF膜Millipore Corp.--
凝胶成像系统Gel DocTM XRBio-Rad Laboratories170-8170
共聚焦显微镜(Leica TCS SP2)Leica Biosystems--
SPSS 15SPSS Inc.--

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
CCI模型建立
手术细节:大鼠品系(雄性SD,180-200g)、麻醉(4%戊巴比妥钠)、坐骨神经暴露及结扎(4-0铬制肠线,间隔约1mm,共4处)
阅读提示:Methods: Animals and surgery
药物处理
芍药苷剂量(20、40、60 mg/kg,腹腔注射)、NQDI1剂量(4 μg/20 μl,鞘内注射),以及给药时间和方案
阅读提示:Drugs and reagents, Results (Figures 3, 4)
行为学测量
机械阈值(Von Frey纤维丝)和热缩足潜伏期(热刺激)的测定方法,包括适应时间、刺激次数、间隔等
阅读提示:Assessment of CCI-related pain behaviors
蛋白表达检测
脊髓节段(L1-L6)收集时间(给药后2小时)、抗体稀释比例、蛋白质印迹条件
阅读提示:Western blotting
免疫组化
灌注固定、脊髓节段(L4-L5)、切片厚度(20 μm)、抗体孵育条件(抗CGRP、IBA-1、GFAP)
阅读提示:Immunohistochemistry