COX-2/sEH双重抑制剂PTUPB通过抗炎和抗氧化应激改善小鼠盲肠结扎穿刺所致脓毒症

A COX-2/sEH dual inhibitor PTUPB ameliorates cecal ligation and puncture-induced sepsis in mice via anti-inflammation and anti-oxidative stress.

作者信息Yan-Feng Zhang, Chen-Chen Sun, Jia-Xi Duan, Hui-Hui Yang, Chen-Yu Zhang, Jian-Bing Xiong, Wen-Jing Zhong, Cheng Zu, Xin-Xin Guan, Hui-Ling Jiang, Bruce D Hammock, Sung Hee Hwang, Yong Zhou, Cha-Xiang Guan
PMID32114358
发布时间2020-06
DOI10.1016/j.biopha.2020.109907

实验完整度

研究包含动物模型(CLP诱导的脓毒症小鼠)、组织病理学评估(H&E染色)、功能检测(肝肾功能、临床评分、生存率)、分子机制分析(Western blot、RT-qPCR)及氧化应激相关检测(SOD、MDA),涉及多个独立证据层级。

主要模型

CLP诱导的脓毒症C57BL/6小鼠 肝脏、肺和肾脏组织

重点核对

PTUPB给药方案:5 mg/kg,术前72、48、24小时皮下注射 CLP模型建立:22G针贯穿穿刺,中点结扎 实验分组:假手术组、CLP组、CLP+PTUPB组 样本量:生存率分析每组20只,其他检测n=5–9 检测终点:CLP后24小时

摘要

花生四烯酸可分别被环氧合酶-2(COX-2)和细胞色素P450(CYP)代谢产生前列腺素和环氧二十碳三烯酸(EETs)。而具有保护作用的EETs会被可溶性环氧化物水解酶(sEH)快速降解。我们已报道,用特异性抑制剂PTUPB双重抑制COX-2和sEH显示出抗肺纤维化和肾脏保护作用。然而,PTUPB对盲肠结扎穿刺(CLP)所致脓毒症的作用仍不清楚。本研究旨在探讨PTUPB对小鼠CLP所致脓毒症的保护作用及其潜在机制。我们发现在CLP小鼠的肝脏、肺和肾脏中,COX-2表达增加,而CYPs表达减少。PTUPB治疗显著提高了存活率,降低了临床评分和全身炎症反应,减轻了肝肾功能障碍,并改善了脓毒症小鼠的多器官损伤。此外,PTUPB治疗降低了脓毒症小鼠肝脏、肺和肾脏中缺氧诱导因子-1α的表达。重要的是,我们发现PTUPB治疗抑制了脓毒症小鼠肝脏和肺中NLRP3炎性小体的激活。同时,我们发现PTUPB减轻了氧化应激,这有助于NLRP3炎性小体的激活。总之,我们的数据首次证明,用PTUPB双重抑制COX-2和sEH可改善脓毒症小鼠的多器官功能障碍。

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
PTUPB(一种COX-2和sEH双重抑制剂)对小鼠CLP诱导的脓毒症是否具有保护作用及其潜在机制是什么?
核心机制
PTUPB通过抑制NLRP3炎性小体激活和减轻氧化应激来发挥保护作用,可能涉及上调SOD活性、降低MDA含量及调节HIF-1α通路。
主要证据
在CLP小鼠模型中,PTUPB治疗提高了生存率、降低了临床评分,减轻了肝、肾、肺的组织病理学损伤和功能障碍,并降低了组织中的NLRP3、pro-IL-1β、HIF-1α表达及氧化应激标志物(如MDA增加、SOD减少)。
研究意义
研究表明,靶向花生四烯酸代谢紊乱(通过双重抑制COX-2和sEH)可能为脓毒症提供一种有前景的治疗策略。

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

诱导CLP脓毒症模型

模拟小鼠脓毒症,用于评估PTUPB的保护作用。

对小鼠进行盲肠结扎穿刺(CLP),建立脓毒症模型。

2

PTUPB预处理

评估PTUPB对CLP诱导脓毒症的保护作用。

在CLP前72、48、24小时,对小鼠皮下注射PTUPB(5 mg/kg)或溶剂PEG 400。

3

生存率与健康状况评估

评估PTUPB对脓毒症小鼠生存率和健康状态的影响。

监测小鼠生存率(每6小时)和临床评分。

4

肝肾功能检测

评估PTUPB对脓毒症小鼠肝肾功能的影响。

收集血清,使用自动生化分析仪检测BUN、Cre、ALT、AST、LDH、ALB和TP水平。

5

组织病理学评估

评估PTUPB对脓毒症小鼠多器官组织损伤的影响。

对肝脏、肺和肾脏进行H&E染色,由四位病理学家盲法评估器官损伤评分。

6

系统炎症反应检测

评估PTUPB对脓毒症小鼠全身炎症的影响。

检测外周血中性粒细胞百分比、组织中MPO活性、血清MCP-1水平及组织Mcp-1和Tnf-α mRNA表达。

7

NLRP3炎性小体激活检测

评估PTUPB对脓毒症小鼠NLRP3炎性小体激活的影响。

通过Western blot检测肝脏、肺和肾脏中NLRP3和pro-IL-1β蛋白表达。

8

氧化应激检测

评估PTUPB对脓毒症小鼠氧化应激的影响。

检测肝脏、肺和肾脏中MDA含量、SOD活性及Ho-1 mRNA表达。

9

HIF-1α表达检测

评估PTUPB对脓毒症小鼠HIF-1α表达的影响。

通过Western blot和实时PCR检测肝脏、肺和肾脏中HIF-1α蛋白和mRNA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
复合碘----
4-0丝线----
22G针头----
PTUPB----
聚乙二醇400----
日立自动生化分析仪7000Hitachi--
Wright染色液Polysciences--
MPO试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1-2
MCP-1 ELISA试剂盒Invitrogen, Thermo Fisher ScientificBMS6005TEN
Trizol试剂Takara--
逆转录系统试剂盒Takara--
SYBR Green荧光染料Takara--
Bio-Rad实时荧光定量PCR系统(CFX96 Touch™)Bio-RadCFX96 Touch™
RIPA裂解液SolarbioR0010
蛋白酶抑制剂RocheP0100
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23229
PVDF膜----
抗COX-2抗体ServicebioGB111037
抗pro-IL-1β抗体R&DAF-401-NA
抗NLRP3抗体CST#15101
抗HIF-1α抗体Immunowaysc-13515
抗β-肌动蛋白抗体Signalway#21338
抗GAPDH抗体ServicebioGB11002
抗β-微管蛋白抗体ServicebioGB13017-2
抗兔二抗Signalway#L3012-2
抗山羊二抗absinabs20005ss
抗小鼠二抗SignalwayL3032-2
SOD检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1-2
MDA检测试剂盒Jiancheng Bioengineering InstituteA003-4-1

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
小鼠品系:C57BL/6;性别:雄性;体重:20±2g;麻醉:1%戊巴比妥钠;手术步骤:盲肠结扎和穿刺(22G针,中点结扎);复苏:皮下注射预温生理盐水(37°C,5 mL/100g体重)。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.2
药物处理
PTUPB剂量:5 mg/kg;给药方式:皮下注射;给药时间:CLP前72、48、24小时;溶剂对照:PEG 400。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.2
生存率与临床评分
生存率监测频率:每6小时;临床评分时间:CLP后24小时;评分标准:基于六项症状。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.3; Results section 3.2; Figure 2 legend
肝肾功能检测
血清样本采集:CLP后24小时,眼球摘除采血,3000 rpm离心10分钟;检测指标:BUN, Cre, ALT, AST, LDH, ALB, TP;使用自动生化分析仪。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.4
组织病理学评估
组织固定:4%多聚甲醛;切片厚度:3μm;染色:H&E;损伤评分:肝脏(1-4分),肺(0-4分),肾脏(1-5分);评分方式:四位病理学家盲法评分,每张切片3个视野。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.7; Results section 3.4
系统炎症反应检测
中性粒细胞百分比:Wright染色,油镜下计数100个白细胞;MPO活性:试剂盒检测;血清MCP-1:ELISA(Cat: BMS6005TEN);mRNA:实时PCR,使用特定引物序列(Table 1)。
阅读提示:Materials and Methods, sections 2.5, 2.6, 2.8; Table 1
NLRP3炎性小体激活检测
蛋白检测:Western blot;抗体:NLRP3(CST #15101),pro-IL-1β(R&D AF-401-NA);内参蛋白:β-肌动蛋白、β-微管蛋白或GAPDH。
阅读提示:Materials and Methods, section 2.9; Results section 3.6
氧化应激检测
MDA含量和SOD活性检测:使用试剂盒(Cat: A003-4-1和A001-1-2);Ho-1 mRNA表达:实时PCR,使用特定引物序列(Table 1)。
阅读提示:Materials and Methods, sections 2.8 and 2.10; Results section 3.7
HIF-1α表达检测
蛋白检测:Western blot;抗体:HIF-1α(Immunoway sc-13515);mRNA检测:实时PCR,使用特定引物序列(Table 1)。
阅读提示:Materials and Methods, sections 2.8 and 2.9; Results section 3.8