Nrf2通过上调AABR07032261.5抑制帕金森病的进展以抑制细胞焦亡

Nrf2 Inhibits the Progression of Parkinson's Disease by Upregulating AABR07032261.5 to Repress Pyroptosis.

作者信息Yunxiao Zhong, Xiaodong Cai, Li Ding, Jinchi Liao, Xu Liu, Yiying Huang, Xiaohong Chen, Ling Long
PMID35140498
发布时间2022-02-15
DOI10.2147/JIR.S345895

实验完整度

包含细胞模型、大鼠模型及患者样本的多个独立实验层级,且通过过表达/敲低验证了功能与机制,并进行了转录组测序分析。

主要模型

PC12细胞系(经NGF-β诱导分化为神经样细胞) 6-OHDA诱导的大鼠帕金森病模型

重点核对

PC12细胞分化条件:NGF-β(50 ng/mL)处理7天 6-OHDA处理浓度:100-900 μM,处理24小时 大鼠模型:雄性Wistar大鼠,200-220 g,10-12周龄,6-OHDA(2.5 μg/μL,4.8 μL)单侧注射至黑质 Nrf2过表达:细胞转染LV003-Nrf2质粒;大鼠注射AAV9-Nrf2(1.25e14 vg/mL) AABR07032261.5敲低:siRNA转染

摘要

目的:帕金森病(PD)与神经细胞死亡(如焦亡)失调相关,但其调控机制尚不清楚。本研究探讨了核因子E2相关因子2(Nrf2)在调控焦亡和PD发展中的作用。方法:通过6-OHDA暴露建立细胞和大量PD模型,并进行Nrf2过表达。通过牵引试验、莫里斯水迷宫和旷场试验评估神经行为功能。通过MTS法分析细胞增殖,而流式细胞术用于量化活性氧(ROS)和凋亡水平。通过尼氏染色检测大鼠脑中的尼氏体,并通过TUNEL法评估脑组织中的细胞凋亡。通过深度测序表征lncRNA和mRNA的差异表达。结果:通过用神经生长因子-β诱导PC12细胞分化并将分化细胞暴露于6-OHDA,成功建立了细胞PD模型。细胞表现出显著增加的ROS水平、增强的焦亡和抑制的Nrf2磷酸化。大鼠PD模型表现出肌肉力量受损、焦亡增加和Nrf2磷酸化受到抑制。在细胞和大鼠PD模型中,Nrf2过表达有效抑制了焦亡。在细胞PD模型中,Nrf2过表达诱导了lncRNA和mRNA谱的显著改变,涉及多种信号通路。在细胞PD模型中,沉默lncRNA AABR07032261.5显著促进了焦亡。结论:Nrf2通过促进AABR07032261.5抑制细胞和动物模型中的PD发病机制,而该lncRNA抑制了焦亡。

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
Nrf2如何调控帕金森病中的细胞焦亡及其潜在分子机制?
核心机制
Nrf2通过上调lncRNA AABR07032261.5表达,进而抑制细胞焦亡,可能通过调控rno-miR-124-3p/Stat3轴。
主要证据
在6-OHDA诱导的细胞和大鼠PD模型中,过表达Nrf2抑制焦亡标志物(如NLRP3、caspase-1 p10、IL-1β/18)的表达;敲低AABR07032261.5促进焦亡,并导致rno-miR-124-3p上调和Stat3下调。
研究意义
揭示了PD发病过程中焦亡调控的新机制,为PD的诊断和治疗提供了潜在的新靶点。

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

建立细胞PD模型

通过NGF-β诱导PC12细胞分化并经6-OHDA处理,模拟PD的神经毒性环境。

PC12细胞用NGF-β(50 ng/mL)处理7天诱导分化,随后暴露于不同浓度(100-900 μM)6-OHDA 24小时。通过显微镜观察、TH表达检测(RT-PCR和免疫细胞化学)验证分化;通过MTS和流式细胞术验证细胞增殖和凋亡。

2

建立大鼠PD模型

通过单侧黑质注射6-OHDA,模拟PD的神经退行性病变。

雄性Wistar大鼠(200-220 g,10-12周龄)在麻醉下,于左侧黑质注射6-OHDA(2.5 μg/μL,4.8 μL)建立模型。通过牵引试验、Morris水迷宫、旷场试验评估神经行为;通过H&E、尼氏染色、TUNEL染色评估组织学变化。

3

Nrf2过表达

在细胞和大鼠PD模型中过表达Nrf2,验证其对焦亡的影响。

细胞:将大鼠Nrf2编码序列克隆至LV003质粒,通过Lipofectamine 3000转染PC12细胞。大鼠:将AAV9-Nrf2(1.25e14 vg/mL)注射至左侧黑质,3周后建立PD模型。通过Western blot和免疫荧光验证过表达效果。

4

验证Nrf2对焦亡的影响

评估Nrf2过表达对PD模型中细胞焦亡、氧化应激和神经行为的影响。

通过Western blot检测焦亡标志物(NLRP1、NLRP3、caspase-1 p10)、α-syn和磷酸化Nrf2水平;ELISA检测IL-1β、IL-18和LDH释放;流式细胞术检测ROS和凋亡;MTS检测增殖;行为学测试评估运动功能。

5

转录组测序分析

鉴定Nrf2过表达引起的lncRNA和mRNA差异表达,并探讨相关信号通路。

提取总RNA,去除rRNA后构建cDNA文库,使用Illumina HiSeq 2000测序。差异表达定义:log2比值(Nrf2/NC)≥0.6,P≤0.05。通过KEGG富集分析、构建lncRNA-miRNA-mRNA相互作用网络。

6

敲低AABR07032261.5验证功能

验证AABR07032261.5在PD模型中是否调控焦亡。

用siRNA转染PC12细胞敲低AABR07032261.5表达,检测焦亡标志物(NLRP1/3、caspase-1 p10)、IL-1β/18、LDH、细胞增殖和凋亡,并分析下游miRNA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
DMEM培养基未明确--
马血清Sigma-Aldrich--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素----
神经生长因子-β----
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
LV003质粒ForeverGen--
siRNAGenePharma--
腺相关病毒9型-Nrf2WZ Biosciences--
腺相关病毒9型-hSynWZ Biosciences--
MTS检测试剂盒Abcamab197010
Annexin V-APC/7-AAD细胞凋亡试剂盒Multi Sciences BiotechAT105
活性氧检测试剂盒Yeason Biotech50101ES01
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime BiotechC0017
尼氏染色液Solarbio Life ScienceG1430
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒Beyotime BiotechC1086
抗Nrf2抗体Abcamab137550
IL-18 ELISA试剂盒Cusabio TechnologyCSB-E04610r
IL-1β ELISA试剂盒Cusabio TechnologyCSB-E08055r
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
人/小鼠/大鼠rRNA去除试剂盒Illumina--
TruSeq RNA LT试剂盒Illumina--
miScript II反转录试剂盒QIAGEN218160
QuantiTect SYBR Green PCR试剂盒QIAGEN204143
抗TH抗体Proteintech25859-1-AP
抗NRF2抗体Abcamab137550
抗磷酸化NRF2抗体BIOSS#bs2013R
抗α-突触核蛋白抗体Cell Signaling Technology4179
抗caspase-1 p10抗体Proteintech22915-1-AP
抗NLRP3抗体Abcamab214185
抗NLRP1抗体Cell Signaling Technology4990
细胞裂解液Beyotime BiotechP0013
BeyoECL Plus化学发光底物Beyotime BiotechP0018S
辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgG(H+L)Jackson Immunoresearch111-035-003
PC12细胞系CellcookCC9120

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
细胞PD模型建立
PC12细胞分化条件(NGF-β浓度和处理时间)、6-OHDA浓度和处理时间、细胞密度
阅读提示:Materials and Methods中的“Cellular PD Model”
细胞转染
转染试剂、质粒或siRNA序列、转染后检测时间
阅读提示:Materials and Methods中的“Cell Transfection”
大鼠PD模型建立
大鼠品系、性别、年龄、体重、6-OHDA剂量、注射体积、注射坐标、注射速度、术后时间
阅读提示:Materials and Methods中的“Rat PD Model”
Nrf2过表达
细胞:质粒载体和转染条件;大鼠:AAV9-Nrf2滴度、注射体积、注射时间点
阅读提示:Materials and Methods中的“Nrf2 Overexpression in Rat Model”
焦亡检测
Western blot抗体、ELISA试剂盒、LDH检测试剂盒、流式细胞术试剂、样本处理细节
阅读提示:Materials and Methods中的“Western Blot”、“ELISA”、“LDH Release”、“Flow Cytometry”
神经行为学评估
牵引试验具体方法、Morris水迷宫参数(训练天数、测试天数)、旷场试验参数
阅读提示:Materials and Methods中的“Neurobehavioral Functions”
转录组测序
RNA提取、文库构建试剂盒、测序平台、差异表达阈值(log2比值、P值)、富集分析软件
阅读提示:Materials and Methods中的“RNA Sequencing and Bioinformatics”
RT-qPCR
引物序列、反转录试剂盒、PCR试剂盒、内参基因(GAPDH/U6)
阅读提示:Materials and Methods中的“Quantitative RT-PCR”及表1