在急性缺血性卒中大鼠中,OTULIN是电针治疗通过抑制NF-κB信号通路减轻脑损伤和胶质细胞活化的新靶点

OTULIN is a new target of EA treatment in the alleviation of brain injury and glial cell activation via suppression of the NF-κB signalling pathway in acute ischaemic stroke rats.

作者信息Hongbei Xu, You Wang, Yong Luo
PMID33836646
期刊Mol Med
发布时间2021-04-09
DOI10.1186/s10020-021-00297-0

实验完整度

包含体内tMCAO模型、行为学评估、TTC/Nissl/TUNEL染色、Western blot、RT-qPCR、免疫荧光及ELISA等多层级实验,并通过慢病毒基因沉默进行功能验证和机制研究。

主要模型

SD大鼠tMCAO模型 缺血半暗带脑组织 原代神经元和小胶质细胞

重点核对

tMCAO模型成功标准:局部脑血流降至基线20%及恢复至80%以上 EA治疗参数:1 mA强度、2/20 Hz频率、每次30分钟,每日一次 OTULIN基因沉默:LV-shOTULIN(1×10^9 TU/ml)脑室内注射,于tMCAO前7天 检测时间点:OTULIN表达检测在再灌注后6h、12h、24h、48h、72h和7天 主要结果指标:神经功能评分、脑梗死体积、神经元凋亡、胶质细胞活化及炎症因子水平

摘要

目的:卵巢肿瘤结构域线性连接特异性去泛素化酶(OTULIN)是核因子-κB(NF-κB)信号通路的有效负调控因子,在急性缺血性卒中后发挥强大的神经保护作用。电针(EA)是通过抑制NF-κB p65核转位来减轻脑损伤和神经炎症的有效辅助治疗方法,但潜在机制尚不清楚。本研究探讨了在大鼠短暂大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型中,OTULIN是否是EA减轻脑损伤和胶质细胞活化所必需的。方法:通过Sprague–Dawley(SD)大鼠tMCAO手术建立急性缺血性卒中模型。每天在“百会(GV 20)”、“合谷(LI 4)”和“太冲(LR 3)”穴位进行一次EA治疗。在再灌注后7天内检测EA对大脑皮层缺血半暗带中OTULIN时空表达的影响。评估了OTULIN基因沉默对EA神经功能缺损、脑梗死体积、神经元损伤、小胶质细胞和星形胶质细胞活化、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)含量以及p-IκBα、IκBα和核/浆NF-κB p65蛋白表达的影响。结果:EA治疗增加了内源性OTULIN表达,在48小时达到峰值。增强的OTULIN主要位于神经元,但在小胶质细胞中也检测到少量OTULIN。OTULIN沉默明显逆转了EA的神经保护作用,表现为神经行为表现、脑梗死体积和神经元损伤恶化。EA对NF-κB通路的抑制作用也因IκBα磷酸化和NF-κB p65核转位增强而减弱。EA部分抑制了小胶质细胞和星形胶质细胞从静息状态向活化状态的转化,并减少了TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌。然而,这些预防作用在OTULIN表达沉默后被逆转。结论:OTULIN为EA减轻急性缺血性卒中诱导的脑损伤和胶质细胞活化提供了新的潜在治疗靶点,这与抑制NF-κB信号通路有关。

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
OTULIN是否是EA减轻急性缺血性卒中后脑损伤和胶质细胞活化所必需的,其作用是否与NF-κB信号通路抑制相关?
核心机制
EA通过上调OTULIN表达,抑制NF-κB信号通路(减少IκBα磷酸化和NF-κB p65核转位),从而减轻脑损伤、抑制小胶质细胞和星形胶质细胞活化及炎症因子分泌。
主要证据
在tMCAO大鼠模型中,EA增加OTULIN表达并改善神经功能、减少梗死体积和神经元凋亡;OTULIN沉默逆转这些保护作用,并增强NF-κB通路激活、胶质细胞活化及促炎细胞因子水平。
研究意义
OTULIN作为EA治疗急性缺血性卒中的新潜在治疗靶点,为卒中治疗提供新的思路。

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tMCAO模型并分组

建立急性缺血性卒中模型,比较不同处理组的效果。

SD大鼠随机分为Sham、tMCAO、tMCAO+EA、tMCAO+EA+LV-Scramble和tMCAO+EA+LV-shOTULIN组。通过线栓法阻塞右侧大脑中动脉2小时,再灌注恢复血流。

2

电针治疗

观察EA对OTULIN表达及神经保护的影响。

在“百会”、“合谷”、“太冲”穴位给予电针刺激,每天一次,从再灌注后开始。

3

OTULIN表达时空检测

检测OTULIN在缺血半暗带中的表达变化及EA的影响。

在再灌注后不同时间点(2h、6h、12h、24h、48h、72h、7天)通过RT-qPCR和Western blot检测OTULIN mRNA和蛋白水平,免疫荧光检测其细胞定位。

4

慢病毒介导的OTULIN基因沉默

验证OTULIN在EA神经保护中的必要性。

在tMCAO前7天,大鼠接受LV-shOTULIN或LV-Scramble脑室内注射,沉默OTULIN表达。

5

神经行为学评估

评估EA对神经功能缺损的改善作用及OTULIN沉默的影响。

在再灌注后72小时,使用mNSS评分、转棒实验和倾斜板实验评估神经功能。

6

脑梗死体积和神经元损伤检测

评估EA对脑梗死体积和神经元损伤的保护作用及OTULIN沉默的影响。

使用TTC染色检测脑梗死体积,Nissl染色观察神经元形态,TUNEL染色检测凋亡细胞,免疫荧光检测NF-κB p65核转位。

7

NF-κB信号通路检测

探讨EA是否通过OTULIN抑制NF-κB信号通路。

在再灌注后24小时,通过Western blot检测OTULIN、p-IκBα、IκBα、浆/核p65蛋白,免疫组化检测IκBα和NF-κB p65表达及定位。

8

胶质细胞活化及炎症因子检测

评估EA对胶质细胞活化及炎症因子分泌的影响及OTULIN沉默的作用。

在再灌注后24h和72h,通过免疫荧光检测Iba-1(小胶质细胞)和GFAP(星形胶质细胞)的表达及形态变化,ELISA检测TNF-α、IL-1β和IL-6水平。

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
水合氯醛----
激光多普勒血流仪(PeriFlux 5000)Perimed AB--
电针仪(型号227033)Beijing Jinggong Ltd.--
立体定位仪Stoelting--
Hamilton注射器Hamilton Co.--
2,3,5-氯化三苯基四氮唑Sigma-Aldrich--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
核浆蛋白提取试剂盒BosterAR0106
BAC蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗OTULIN抗体Cell Signaling Technology14127
抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
抗IκBα抗体Cell Signaling Technology4812
抗磷酸化IκBα (Ser32)抗体Cell Signaling Technology2859
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
凝胶成像仪(Vilber Lourmat fusion FX 7 Spectra)Vilber Lourmat--
TRIzol试剂Takara Biotechnology--
PrimeScript™ RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRa--
SYBR Premix Ex Taq™ IITaKaRa--
iQ5梯度实时PCR检测系统Bio-Rad--
抗OTULIN抗体 (bs-14689R)Biossbs-14689R
抗NeuN抗体 (MAB377)MilliporeMAB377
抗Iba-1抗体 (NB100-1028)NovusNB100-1028
抗GFAP抗体 (A00213)BOSTERA00213
抗NF-κB p65抗体 (8242)Cell Signaling Technology8242
Alexa Fluor 594偶联山羊抗兔IgGProteintechSA00006-4
Alexa Fluor 594偶联山羊抗小鼠IgGProteintechSA00006-3
Alexa Fluor 488偶联山羊抗小鼠IgGProteintechSA00006-1
FITC偶联驴抗山羊IgGProteintechSA00003-3
594偶联驴抗兔IgGProteintechSA00006-8
DAPISigma--
A1+R激光共聚焦显微镜Nikon--
TUNEL检测试剂盒Roche--
抗IκBα抗体 (ab32518)Abcamab32518
抗NF-κB p65抗体 (8242)CST8242
辣根过氧化物酶偶联山羊抗兔抗体Proteintech--
自动显微镜Olympus--
TNF-α ELISA试剂盒BOSTEREK0526
IL-1β ELISA试剂盒BOSTEREK0393
IL-6 ELISA试剂盒BOSTEREK0412

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
SD大鼠品系、体重(250-300g)、性别(未明确)、麻醉方法(3.5%水合氯醛)、线栓规格(未明确)、MCAO阻塞时间(2小时)、血流监测标准(降至20%及恢复至80%以上)
阅读提示:Materials and methods:Establishment of the transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) model
电针治疗
穴位(百会、合谷、太冲)、刺激强度(1mA)、频率(2/20Hz)、持续时间(30分钟)、每日次数(1次)、针深度(百会1mm,合谷/太冲2mm)、插入角度(15°-45°)
阅读提示:Materials and methods:Electroacupuncture treatment
OTULIN基因沉默
慢病毒构建(LV-shOTULIN和LV-Scramble,滴度1×10^9 TU/ml)、注射方式(右侧脑室内)、注射坐标(bregma后1.5mm,外侧1.3mm,深3.8mm)、注射速率(0.5µl/min)、留针5分钟、注射时间(tMCAO前7天)
阅读提示:Materials and methods:Lentivirus construction and intracerebroventricular administration
神经行为学评估
评估时间(72h)、mNSS评分、转棒实验(加速4-40rpm,三次试次)、倾斜板测试(评分标准)
阅读提示:Materials and methods:Neurobehavioural assessment
NF-κB通路检测
检测时间点(24h)、Western blot检测OTULIN、p-IκBα、IκBα、浆/核p65、免疫组化检测IκBα和NF-κB p65
阅读提示:Materials and methods:Western blotting and Immunohistochemistry; Results:Increased OTULIN expression was required for EA to inhibit the NF-κB signalling pathway
胶质细胞活化及炎症因子
检测时间点(24h和72h)、小胶质细胞形态分类标准、星形胶质细胞分析指标(GFAP平均荧光强度、最长突起长度)、ELISA检测TNF-α、IL-1β、IL-6
阅读提示:Materials and methods:Immunofluorescence and ELISA; Results:OTULIN silencing reversed EA suppression of microglial activation and astrogliosis