ChemR23信号通过减轻氧化应激和NLRP3炎症小体激活改善糖尿病小鼠的认知障碍

ChemR23 signaling ameliorates cognitive impairments in diabetic mice via dampening oxidative stress and NLRP3 inflammasome activation.

作者信息Jiawei Zhang, Lan Liu, Yaxuan Zhang, Yuan Yuan, Zhijuan Miao, Kaili Lu, Xiaojie Zhang, Ruiqing Ni, Haibing Zhang, Yuwu Zhao, Xiuzhe Wang
PMID36446229
发布时间2022-12
DOI10.1016/j.redox.2022.102554

实验完整度

包含1型/2型糖尿病小鼠模型、ChemR23激动剂干预、基因敲除验证、行为学、组织学、生化及转录组等多层级实验。

主要模型

STZ诱导的1型糖尿病小鼠 db/db瘦素受体缺陷2型糖尿病小鼠 ChemR23基因敲除的STZ糖尿病小鼠

重点核对

STZ诱导1型糖尿病:单次腹腔注射150 mg/kg STZ,血糖≥16.7 mmol/L db/db小鼠:瘦素受体缺陷,5-8周龄出现肥胖、高血糖和高胰岛素血症 药物处理:RvE1(6 μg/kg)或C9(60 μg/kg)隔日腹腔注射,持续4周 基因敲除:ChemR23敲除小鼠与STZ诱导糖尿病模型结合 认知评估:Morris水迷宫测试

摘要

糖尿病与认知障碍相关,其特征是记忆丧失和认知灵活性下降。近期研究表明,ChemR23与糖尿病和阿尔茨海默病均有关联。然而,ChemR23对糖尿病相关认知障碍的影响仍不明确。在本研究中,我们探讨了STZ诱导的1型糖尿病小鼠和瘦素受体敲除的2型糖尿病小鼠在不同年龄段的ChemR23表达和认知功能的纵向变化。我们还用ChemR23激动剂RvE1或chemerin-9治疗糖尿病小鼠,以探讨激活ChemR23是否能缓解糖尿病相关的认知障碍。在ChemR23基因敲除的糖尿病小鼠中进一步研究了其潜在机制。结果显示,ChemR23的表达随衰老和糖尿病的进展而下降,提示异常的ChemR23信号可能参与糖尿病相关认知障碍。给予RvE1或chemerin-9可通过Nrf2/TXNIP通路改善氧化应激并抑制NLRP3炎症小体激活,最终减轻糖尿病小鼠的认知障碍。在糖尿病小鼠中敲除ChemR23消除了RvE1和chemerin-9的有益作用,并通过增加氧化应激和激活NLRP3炎症小体加重了认知障碍。总的来说,我们的数据强调了ChemR23信号通过调节氧化应激和NLRP3炎症小体在糖尿病相关认知障碍中的关键作用,靶向ChemR23可能成为治疗糖尿病相关认知障碍的一种有前景的新策略。

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
ChemR23信号在糖尿病相关认知障碍中的作用及其机制是什么?
核心机制
ChemR23信号通过Nrf2/TXNIP通路抑制氧化应激和NLRP3炎症小体激活,从而减轻认知障碍
主要证据
在STZ和db/db小鼠模型中,ChemR23表达随糖尿病进展下降;RvE1或chemerin-9治疗改善认知功能,并降低氧化应激标志物和NLRP3炎症小体成分;ChemR23敲除消除这些效应并加重认知障碍
研究意义
靶向ChemR23可能成为治疗糖尿病相关认知障碍的一种有前景的新策略

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

糖尿病动物模型建立

建立1型和2型糖尿病小鼠模型以研究糖尿病相关认知障碍

使用STZ诱导C57BL/6J小鼠产生1型糖尿病,使用瘦素受体缺陷的db/db小鼠作为2型糖尿病模型

2

认知功能评估

评估不同年龄糖尿病小鼠的认知功能变化

利用Morris水迷宫测试评估空间学习和记忆能力

3

ChemR23表达分析

检测糖尿病小鼠海马中ChemR23的表达变化

通过qRT-PCR检测不同年龄糖尿病小鼠海马中ChemR23的mRNA水平

4

药物干预

探索ChemR23激动剂对糖尿病小鼠认知功能的影响

给予糖尿病小鼠ChemR23激动剂RvE1或chemerin-9,评估认知功能和分子变化

5

基因敲除验证

验证ChemR23在糖尿病认知障碍中的必要性

使用ChemR23基因敲除小鼠建立STZ诱导的糖尿病模型,评估认知功能及分子变化

6

组织学分析

观察海马神经元损伤和突触超微结构变化

使用H&E染色观察神经元形态,透射电镜观察突触结构,免疫组化检测8-OHdG水平

7

分子机制分析

检测氧化应激和NLRP3炎症小体通路相关蛋白表达

通过Western blot检测Nrf2、NQO1、HO1、TXNIP、NLRP3、ASC、caspase1及IL-1β等蛋白水平,ELISA检测炎症因子

8

转录组分析

探索糖尿病小鼠海马中差异表达基因及相关通路

对海马组织进行RNA测序,鉴定差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析

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
链脲佐菌素Sigma-Aldrich--
消退素E1Cayman Chemical10007848
凯莫瑞-9Tocris Bioscience7117
8-OHdG抗体Biossbs-1278R
辣根过氧化物酶标记IgG二抗ServicebioGB23303
奥林巴斯显微镜IX53OlympusIX53
IL-1β ELISA试剂盒Multisciences70-EK201B/3
IL-6 ELISA试剂盒Multisciences70-EK206/3
IL-18 ELISA试剂盒Multisciences70-EK282/4
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1
HT7700透射电子显微镜HitachiHT7700
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
ASC抗体Proteintech10500-1-AP
β-actin抗体Proteintech20536-1-AP
NQO1抗体AbclonalA0047
HO1抗体AbclonalA19062
TXNIP抗体AbclonalA9342
Caspase1抗体AbclonalA0964
突触素抗体AbclonalA19122
PSD95抗体AbclonalA6194
NLRP3抗体ServicebioGB114320
增强化学发光试剂盒Invitrogen--
RNAeasy动物RNA提取试剂盒----
PrimeScript逆转录预混液----
TB Green预混Ex Taq II----
Applied Biosystems 7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Trizol试剂Invitrogen--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒New England BiolabsE7530
Illumina Novaseq6000测序平台Illumina--

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
糖尿病模型建立
STZ注射剂量150 mg/kg,腹腔注射,单次;血糖≥16.7 mmol/L;db/db小鼠瘦素受体缺陷
阅读提示:Materials and methods 2.1 Animals
药物处理
RvE1剂量6 μg/kg,C9剂量60 μg/kg,隔日腹腔注射,持续4周;对照为PBS
阅读提示:Materials and methods 2.2 Drug administration
认知行为学
Morris水迷宫程序:定位航行5天,每天4次,每次60秒;第6天探索试验60秒
阅读提示:Materials and methods 2.4 Morris water maze test
氧化应激检测
SOD活性试剂盒(A001-1),MDA水平试剂盒(A003-1),8-OHdG免疫组化抗体(bs-1278R)
阅读提示:Materials and methods 2.7 和 2.5
分子检测
Western blot抗体信息:Nrf2 (16396-1-AP), NQO1 (A0047), HO1 (A19062), TXNIP (A9342), NLRP3 (GB114320), ASC (10500-1-AP), caspase1 (A0964), IL-1β等;ELISA试剂盒货号
阅读提示:Materials and methods 2.9 和 2.6