常春藤皂苷C通过调节S100A9/MAPK和中性粒细胞募集失活恢复受损的肠道屏障从而改善结肠炎

Hederacoside C ameliorates colitis via restoring impaired intestinal barrier through moderating S100A9/MAPK and neutrophil recruitment inactivation.

作者信息Zheng-Xia Zha, Yu Lin, Ke-Xin Wang, Yan-Lin Zhang, Dan Li, Guo-Qiang Xu, Qiong-Ming Xu, Yan-Li Liu
PMID35732707
发布时间2023-01
DOI10.1038/s41401-022-00933-3

实验完整度

高

包含体内动物模型(TNBS诱导大鼠结肠炎)、体外细胞实验(Caco-2、HEK293T)、定量蛋白质组学、免疫共沉淀、功能验证(增殖、凋亡、屏障功能)及机制验证(S100A9/MAPK/NF-κB通路)。

主要模型

TNBS诱导的Sprague-Dawley大鼠结肠炎模型 人结肠腺癌Caco-2细胞 HEK293T细胞(用于TLR4二聚化研究) 小鼠骨髓中性粒细胞

重点核对

TNBS剂量:80 mg/kg,直肠给药 HSC给药剂量:0.625、1.25、2.5 mg/kg,腹腔注射,每日两次,连续7天 美沙拉嗪给药剂量:200 mg/kg,灌胃,每日一次,连续7天 LPS刺激浓度:1 μg/mL 重组S100A9蛋白浓度:1 μg/mL

摘要

常春藤皂苷C(HSC)作为一种新型的炎症调节剂备受关注,但其抗炎机制仍不清楚。在本研究中,我们研究了HSC在体内和体外如何减轻肠道炎症。HSC注射可显著减轻TNBS诱导的结肠炎,其机制是抑制促炎细胞因子的产生和结肠上皮细胞凋亡,并部分恢复结肠上皮细胞增殖。HSC注射的治疗效果与口服美沙拉嗪(200 mg·kg−1·d−1,灌胃)相当。在脂多糖刺激的人肠道上皮Caco-2细胞中,HSC(0.1、1、10 μM)预处理显著抑制MAPK/NF-κB及其下游信号通路的激活。预处理HSC可阻止LPS诱导的TLR4二聚化和MyD88募集。定量蛋白质组学分析显示,HSC注射调节了结肠样本中的18种蛋白质,主要聚集在中性粒细胞脱颗粒。其中,参与中性粒细胞脱颗粒的S100A9是下调最显著的蛋白质之一。HSC抑制了S100A9及其下游基因(包括TLR4、MAPK和NF-κB轴)在结肠中的表达。在Caco-2细胞中,重组S100A9蛋白激活MAPK/NF-κB信号通路并诱导炎症,而HSC预处理可改善这些效应。值得注意的是,HSC在体外和体内均减弱了中性粒细胞的募集和脱颗粒以及S100A9的释放。此外,HSC通过抑制S100A9促进紧密连接蛋白的表达并修复上皮屏障。我们的结果证实,HSC通过调节S100A9/MAPK和中性粒细胞募集失活恢复受损的肠道屏障从而改善结肠炎,表明HSC是治疗结肠炎的有前途的候选药物。

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
HSC如何通过调节S100A9/MAPK信号通路和中性粒细胞募集来改善结肠炎?
核心机制
HSC通过抑制S100A9的表达和释放,进而抑制MAPK/NF-κB信号通路,减少中性粒细胞募集和脱颗粒,恢复肠道上皮屏障功能。
主要证据
TNBS诱导的结肠炎大鼠模型中,HSC减轻炎症、恢复肠屏障;体外实验中HSC抑制LPS诱导的TLR4二聚化和MyD88募集,抑制MAPK/NF-κB通路,调节S100A9及其下游信号;重组S100A9蛋白激活通路,HSC可逆转其效应。
研究意义
研究结果表明HSC可能成为治疗结肠炎的潜在药物,为炎症性肠病治疗提供新策略。

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

TNBS诱导大鼠结肠炎模型建立及HSC治疗

评估HSC对TNBS诱导的结肠炎的改善作用

雄性SD大鼠直肠给予TNBS(80 mg/kg)诱导结肠炎,24小时后腹腔注射HSC(0.625、1.25、2.5 mg/kg,每日两次)或灌胃美沙拉嗪(200 mg/kg,每日一次)连续7天,评估体重、疾病活动指数、结肠长度和重量。

2

检测炎症细胞因子和趋化因子

验证HSC对炎症反应的抑制作用

ELISA和RT-PCR检测结肠组织中TNF-α、IL-6、IL-1β、CXCL-1、CXCL-2、CXCL-5的水平。

3

评估肠上皮细胞增殖和凋亡

评估HSC对TNBS诱导的肠上皮细胞增殖抑制和凋亡的影响

通过EdU染色检测细胞增殖,TUNEL染色检测细胞凋亡,Western blot检测凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2、p53、cleaved-caspase 3)的表达。

4

体外验证HSC对MAPK/NF-κB信号通路的抑制

验证HSC对LPS诱导的炎症信号通路的抑制

Caco-2细胞用HSC预处理1小时,然后LPS刺激2小时,Western blot检测p-JNK、p-ERK、p-p38、p-p65蛋白水平,ELISA检测TNF-α、IL-6、IL-1β释放。

5

检测TLR4二聚化和MyD88募集

验证HSC对LPS诱导的TLR4激活的抑制

HEK293T细胞共转染Flag-TLR4和HA-TLR4质粒,HSC预处理后LPS刺激,免疫共沉淀和Western blot检测TLR4二聚体和MyD88结合。

6

定量蛋白质组学分析

鉴定HSC调节的差异表达蛋白并分析生物学过程

用无标记定量蛋白质组学分析TNBS模型组和HSC治疗组的结肠组织,鉴定差异表达蛋白,并用Metascape数据库分析生物学过程。

7

验证S100A9及其下游信号通路

验证S100A9在HSC抗炎机制中的作用

Western blot检测结肠组织中S100A9、TLR4、p-JNK、p-ERK、p-p38、p-p65水平;Caco-2细胞用重组S100A9蛋白刺激,检测MAPK/NF-κB通路激活及炎症因子释放,并观察HSC的抑制效应。

8

评估中性粒细胞募集和脱颗粒

验证HSC对中性粒细胞募集和激活的抑制作用

免疫组化检测结肠中Ly6G阳性细胞,ELISA检测MPO水平,免疫荧光检测CD11b和S100A9共定位;体外分离小鼠骨髓中性粒细胞,用fMLP诱导脱颗粒,检测弹性蛋白酶、MMP-9和S100A9释放。

9

评估肠道屏障功能恢复

验证HSC通过抑制S100A9恢复肠道屏障功能

Evans blue测定结肠通透性,Western blot和免疫组化检测紧密连接蛋白(ZO-1、claudin-1、occludin)表达,并利用中性粒细胞上清和S100A9过表达实验验证S100A9的介导作用。

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
美沙拉嗪Ethypharm Pharmaceutical Co., Ltd.--
DMEM培养基Gibco11995065
胎牛血清Gibco10270106
青霉素-链霉素Gibco10378016
脂多糖Sigma-AldrichL6529
重组S100A9蛋白Abcamab95909
TRIzol试剂Ambion--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Scientific--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Scientific--
Advanced™ Universal SYBR® GreenBio-Rad--
CFX96™实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher--
PVDF膜----
HRP底物Millipore Corporation--
ChemiDoc XRS成像仪Bio-Rad--
ImageJ软件----
蛋白A/G磁珠试剂盒----
FITC抗CD11b抗体Thermo FisherCD11B01
FITC抗S100A9抗体Cell Signaling Technology73425S
二抗 (GB22302)SolarbioGB22302
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
胰蛋白酶TaKaRa Bio--
C18 Zip-tipsMerck Millipore--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Fisher Scientific--
MaxQuant软件----
RPMI-1640培养基----
PE-Ly6G抗体BioLegend127608
CD11b抗体BioLegend101212
BD FACSVerse™流式细胞仪BD Biosciences--
fMLP(N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸)Sigma AldrichF3506-10MG
ELISA试剂盒(用于弹性蛋白酶、MMP9、S100A9)Lvye Biotechnology--
Ly6G抗体Biorbytorb322983
ZO-1抗体Signalway Antibody29274
Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
Claudin-1抗体Proteintech28674-1-AP
二抗BeyotimeA0192
伊文思蓝----
BeyoClick™ EdU-488试剂盒Beyotime--
原位细胞死亡检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
共聚焦激光扫描显微镜 (LSM 710)ZEISS--
光学显微镜OlympusCX31

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
TNBS剂量、给药途径、溶剂、禁食时间
阅读提示:Methods: TNBS-induced colitis
药物处理
HSC给药剂量、频率、途径、持续时间;美沙拉嗪给药剂量、途径、频率
阅读提示:Methods: HSC administration
细胞实验
细胞系、培养基、血清浓度、HSC预处理浓度和时间、LPS或重组S100A9刺激浓度和时间
阅读提示:Methods: Cell culture and drug preparation
中性粒细胞实验
中性粒细胞来源、分离方法、fMLP浓度和处理时间、HSC预处理浓度
阅读提示:Methods: Neutrophil purification and activation assays
蛋白质组学
样本量、蛋白提取方法、酶解条件、质谱参数、数据筛选标准
阅读提示:Methods: Label-free quantitative proteomics analysis