花叶矢车菊提取物通过恢复BDNF-TrkB和FGF2-Akt信号轴及抑制RIP1驱动的炎症减轻MPTP诱导的体内神经毒性

Coeloglossum viride Var. Bracteatum Extract Attenuates MPTP-Induced Neurotoxicity in vivo by Restoring BDNF-TrkB and FGF2-Akt Signaling Axis and Inhibiting RIP1-Driven Inflammation.

作者信息Xiu-Yuan Lang, Yang Hu, Jin-Peng Bai, Jun Wang, Xiao-Yan Qin, Rongfeng Lan
PMID35571135
发布时间2022-04-28
DOI10.3389/fphar.2022.903235

实验完整度

包含体内动物模型(MPTP诱导的PD小鼠)、行为学测试(极棒试验、牵引试验)、组织学(IHC)、分子生物学(RT-PCR、Western blot)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证(信号通路和炎症通路)。

主要模型

MPTP诱导的帕金森病小鼠模型(C57BL/6) 黑质和纹状体组织

重点核对

MPTP给药方案:20 mg/kg皮下注射,一天4次 CE给药剂量:5、10、20 mg/kg口服,连续21天 阳性对照药Madopar:125 mg/kg口服 行为学检测时间点:第7、9、21天 样本量:每组10只(行为学),部分检测n=3-5

摘要

花叶矢车菊的块茎是一种藏药,世代用作补阳补气、安神、益智和延年益寿的补品。我们之前已经对花叶矢车菊提取物(CE)的成分进行了表征,并研究了其在阿尔茨海默病(AD)小鼠模型中的抗AD作用。然而,CE在帕金森病(PD)中的确切作用,尤其是由CE调节的神经营养和炎症通路,仍然未知。在本研究中,我们在MPTP诱导的急性小鼠模型中研究了CE的抗PD作用及其潜在机制,重点关注BDNF、FGF2及其介导的信号通路和RIP1驱动的炎症信号轴。行为学分析采用极棒试验和牵引试验。分别使用RT-PCR、IHC和Western blot检测mRNA、组织和蛋白。我们发现CE改善了MPTP中毒小鼠的运动障碍,这通过极棒试验和牵引试验得到证实。此外,氧化应激、星形胶质细胞活化和炎症得到缓解。MPTP中毒扰乱了BDNF、FGF2及其介导的信号通路的水平,触发促炎因子如TNF-α、IL-1β和IL-6的升高,并激活了RIP1驱动的炎症轴。然而,CE恢复了BDNF、FGF2和TrkB/Akt信号通路的水平,同时抑制了RIP1驱动的炎症信号轴,从而抑制凋亡,防止黑质纹状体神经元丢失,并维持细胞稳态。因此,CE是治疗PD的有前景的药物。

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
CE是否对MPTP诱导的帕金森病小鼠模型具有神经保护作用,其机制是否涉及BDNF、FGF2信号通路和RIP1驱动的炎症。
核心机制
CE通过恢复BDNF-TrkB和FGF2-Akt信号轴,抑制RIP1驱动的炎症通路,从而抑制凋亡和自噬,防止黑质纹状体神经元丢失。
主要证据
在MPTP诱导的PD小鼠模型中,CE改善了运动障碍(极棒试验和牵引试验),减轻了氧化应激、星形胶质细胞活化、炎症,恢复了BDNF、FGF2及下游信号通路,并抑制了RIP1/RIP3/MLKL介导的炎症。
研究意义
CE可能成为治疗PD的潜在药物,并为BDNF、FGF2和TrkB/Akt信号轴作为PD治疗靶点提供新思路。

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MPTP诱导的PD小鼠模型及给药

建立急性PD小鼠模型,并评估CE和Madopar的干预效果。

C57BL/6小鼠随机分为6组(n=10),分别给予生理盐水、MPTP、MPTP+Madopar、MPTP+CE(5、10、20 mg/kg)。MPTP(20 mg/kg)在第8天皮下注射4次,药物从第1天至第21天口服给药。

2

行为学评估

检测MPTP诱导的运动障碍及CE的治疗效果。

在第7、9、21天进行极棒试验和牵引试验,评估运动协调和肌力。

3

氧化应激和炎症因子检测

评估MPTP诱导的氧化应激和炎症反应以及CE的调节作用。

检测黑质中T-AOC、SOD、MDA水平;通过RT-PCR检测TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10的mRNA水平;Western blot检测相关蛋白水平。

4

组织学分析

评估多巴胺能神经元丢失和星形胶质细胞活化。

通过IHC检测TH阳性细胞和GFAP阳性细胞,并通过Western blot检测TH、GFAP、MAP2蛋白表达。

5

信号通路和凋亡/自噬相关蛋白检测

验证CE对BDNF-TrkB和FGF2-Akt信号通路及凋亡/自噬的影响。

Western blot检测BDNF、FGF2、磷酸化TrkB、Akt、Erk1/2、Bcl-2、cleaved-Caspase-3、LC3、Beclin1等蛋白表达。

6

RIP1驱动的炎症通路检测

评估MPTP诱导的RIP1介导的坏死性凋亡通路及CE的抑制作用。

Western blot检测RIP1、p-RIP1、RIP3、p-RIP3、MLKL、p-MLKL、TBK1、p-TBK1等蛋白表达。

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
极棒测试装置----
牵引测试装置----
MPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶)Sigma-AldrichM0896
左旋多巴SelleckS2176
苄丝肼SelleckS2453
TRIzol试剂Ambion15596018
EasyQuick RT预混试剂盒Cowin Bio.CW
2x RealStar Green快速混合液GenStarA301-05
Light Cycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
BCA蛋白浓度测定试剂盒Beyotime BiotechnologyP0011
总抗氧化能力测定试剂盒Nanjing JianchengA015-1-2
总超氧化物歧化酶活性测定试剂盒Nanjing JianchengA001-3-2
丙二醛测定试剂盒Nanjing JianchengA003-1-2
研磨机Ningbo Scientz Biotechnology Co., Ltd.SCENTZ-48
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
抗酪氨酸羟化酶抗体--P40101
抗GFAP抗体Proteintech16825-1-AP
抗Akt抗体Beyotime BiotechnologyAF0045
抗磷酸化Akt (Ser473)抗体Beyotime BiotechnologyAF1546
抗Erk1/2抗体Beyotime BiotechnologyAF1051
抗磷酸化Erk1/2抗体Beyotime BiotechnologyAF1891
抗Bcl-2抗体Beyotime BiotechnologyAF0060
抗β-actin抗体Beyotime BiotechnologyAF0003
抗磷酸化TrkB (Tyr817)抗体Beyotime BiotechnologyAF1963
抗RIP3抗体Beyotime BiotechnologyAF7893
抗BDNF抗体Cell Signaling Technology47808
抗TrkB抗体Cell Signaling Technology4603
抗裂解Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
抗TBK1抗体Cell Signaling Technology3504
抗磷酸化TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
抗RIP1抗体Cell Signaling Technology3493
抗磷酸化RIP1 (Ser166)抗体Cell Signaling Technology31122
抗LC-3抗体Beijing Biosynthesis Biotechnologybs-8878R
抗Beclin1抗体Beijing Biosynthesis Biotechnologybs-1353R
抗酪氨酸羟化酶抗体Beijing Biosynthesis Biotechnologybs-0016R
抗GFAP抗体Proteintech16825-1-AP
抗MAP2抗体Proteintech17490-1-AP
抗MLKL抗体Proteintech21066-1-AP
抗FGF2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-136255
抗磷酸化MLKL抗体Sigma-AldrichMABC1158
Odyssey CLx红外荧光成像系统LI-COR Biosciences--
ImageJ软件----
Image-Pro Plus 6.0Media Cybernetics, Inc.--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--

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
小鼠品系、周龄、性别;MPTP剂量、给药途径、频率;CE和Madopar的剂量、给药途径和持续时间;分组数量和每组样本量
阅读提示:Materials and Methods: Animals; 图1A
行为学测试
极棒试验和牵引试验的具体设备规格、测试时间点、评分标准;每组动物数
阅读提示:Materials and Methods: Behavior Procedures; 图1B,C
氧化应激检测
黑质组织提取方法;BCA蛋白定量;T-AOC、SOD、MDA检测试剂盒和操作步骤;样本量
阅读提示:Materials and Methods: Oxidative Stress Assay; 图1D
组织学分析
免疫组化固定、脱水、包埋切片步骤;TH和GFAP抗体稀释度;计数方法;Western blot蛋白提取、抗体稀释度;样本量
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry; 图2, 图3
信号通路检测
Western blot检测的蛋白列表及抗体来源和货号;内参蛋白;蛋白定量方法;样本量
阅读提示:Materials and Methods: Western Blotting; 图5, 图6
基因表达检测
RNA提取试剂盒;RT-PCR反应体系、引物序列、热循环条件;样本量和重复数;内参基因
阅读提示:Materials and Methods: Real-Time PCR; 图4A