香叶醇通过PERK-ATF4-CHOP通路抑制内质网应激保护脑缺血再灌注损伤

Geraniol-Mediated Suppression of Endoplasmic Reticulum Stress Protects against Cerebral Ischemia-Reperfusion Injury via the PERK-ATF4-CHOP Pathway.

作者信息Yu Wu, Xiaomei Fan, Sha Chen, Ling Deng, Lu Jiang, Shaonan Yang, Zhi Dong
PMID36613992
发布时间2022-12-29
DOI10.3390/ijms24010544

实验完整度

包括大鼠MCAO模型和PC12细胞OGD/R模型两个独立证据层级,并通过PERK激动剂CCT020312进行功能验证,结合Western blot、免疫荧光、TUNEL、流式细胞术等机制验证。

主要模型

大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型 PC12细胞氧糖剥夺/复氧模型

重点核对

香叶醇剂量:200 mg/kg,腹腔注射,术前连续5天 CCT020312剂量:5 mmol(体内)或5 μM(体外),侧脑室注射或细胞处理 OGD/R处理:缺氧2小时,复氧24小时 MCAO模型:阻塞1.5小时后恢复灌注24小时 PC12细胞培养条件:89% DMEM、5% FBS、1%青霉素-链霉素、5%马血清

摘要

内质网应激在脑缺血再灌注损伤(CIRI)中发挥重要作用。香叶醇具有抗氧化、抗菌和抗炎活性。研究表明,香叶醇对大鼠CIRI具有保护作用,但确切机制尚不清楚。目的:本研究旨在探讨香叶醇对CIRI的保护机制。我们建立大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型和PC12细胞氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型,观察香叶醇的神经保护作用。采用神经功能评分、2,3,5-三苯基氯化四氮唑染色和苏木精-伊红染色评估香叶醇对CIRI的神经保护作用。通过Western blotting和免疫荧光检测内质网应激相关和凋亡相关蛋白的表达。通过TUNEL实验和流式细胞术检测凋亡。使用荧光钙结合染料检测细胞内钙,透射电子显微镜评估神经元超微结构。香叶醇有效减轻CIRI后的脑梗死和病理损伤,对CIRI具有保护作用,显著降低内质网应激相关蛋白P-PERK、ATF4、CHOP和GRP78以及促凋亡蛋白BAX的表达,增加抗凋亡蛋白BCL-2的表达,并减少凋亡的发生。在PC12细胞OGD/R模型中,香叶醇的保护作用与体内相同。我们的结果表明,香叶醇对缺血性卒中具有保护作用,其机制可能与通过PERK-ATF4-CHOP通路调节内质网应激有关。

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
香叶醇对脑缺血再灌注损伤的保护作用是否与抑制内质网应激及其介导的凋亡有关,具体机制是否涉及PERK-ATF4-CHOP通路。
核心机制
香叶醇通过抑制PERK-ATF4-CHOP信号通路介导的内质网应激相关凋亡,从而发挥神经保护作用。
主要证据
在MCAO大鼠和OGD/R处理的PC12细胞中,香叶醇降低P-PERK、ATF4、CHOP、GRP78和BAX表达,增加BCL-2表达,减少凋亡;PERK激动剂CCT020312逆转这些效应。
研究意义
为CIRI的治疗提供新思路,具有重要的临床意义。

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

建立脑缺血再灌注模型

模拟脑缺血再灌注损伤,评估香叶醇的神经保护作用。

雄性SD大鼠建立MCAO模型,阻塞1.5小时后恢复灌注24小时;PC12细胞建立OGD/R模型,缺氧2小时后复氧。

2

香叶醇预处理及分组

确定香叶醇的有效剂量并观察其对脑损伤的影响。

术前连续5天腹腔注射不同剂量香叶醇(50、100、200 mg/kg),并设置假手术组、模型组和阳性药依达拉奉组。

3

评估神经功能缺损和脑梗死体积

评价香叶醇对脑缺血再灌注损伤的保护效果。

再灌注24小时后进行神经功能评分(mNSS),TTC染色测定脑梗死体积,HE染色观察脑组织病理变化。

4

检测内质网应激和凋亡相关蛋白表达

评估香叶醇对内质网应激和凋亡的影响。

Western blot检测GRP78、CHOP、BAX、BCL-2、PERK、P-PERK、ATF4表达;免疫荧光检测CHOP和P-PERK;TUNEL检测凋亡。

5

PERK通路激动剂干预实验

验证香叶醇的作用是否通过抑制PERK-ATF4-CHOP通路介导。

在MCAO大鼠模型中,侧脑室注射CCT020312;在OGD/R细胞模型中,加入CCT020312,观察对香叶醇保护作用的影响。

6

检测细胞内钙离子浓度和超微结构

进一步验证内质网应激程度和细胞损伤变化。

荧光探针Fluo-8/AM检测细胞内钙离子浓度,透射电子显微镜观察细胞超微结构。

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
香叶醇Sigma-Aldrich106-24-1
CCT020312MCEHY-119240
依达拉奉----
脑槽Lab Anim Tech14-0110
手术刀片BeyotimeFS205
DMEM培养基Gibico11965118
胎牛血清BIOAGRIOS1356
青霉素-链霉素Beyotime10378-016
马血清SolarbioS9050
无糖DMEMGibico11966025
DAPIBeyotimeC1002
荧光显微镜OlympusFV1000
RIPA裂解液BeyotimeP0013K
SDS-PAGE凝胶Epizyme--
吐温20BeyotimeST673
PERK抗体AffinityAF5304
P-PERK抗体AffinityAF4499
ATF-4抗体AffinityDF6008
GRP78抗体Biossbs-1219R
BAX抗体AffinityAF0120
BCL-2抗体AffinityAF6139
CHOP抗体AffinityAF6277
β-肌动蛋白抗体Proteintech10021293
过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00006-2
过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGProteintechB900210
Chemidoc XRS系统----
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
Annexin V和7-AADSolarbioCA1030
Fluo-8/AMAAT Bioquest1345980-40-6
Pluronic F-127----
HHBS缓冲液AAT BioquestAAT-20011

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
大鼠品系、性别、体重、麻醉剂、线栓插入深度、缺血时间和再灌注时间
阅读提示:Methods 4.1, 4.3
药物处理
香叶醇剂量、给药途径、给药时间、CCT020312剂量和给药方式
阅读提示:Methods 4.2
细胞培养和OGD/R模型
PC12细胞来源、培养条件、OGD/R时间、复氧时间
阅读提示:Methods 4.8, 4.9
蛋白检测
抗体品牌、货号、稀释比例、裂解液配方、蛋白上样量
阅读提示:Methods 4.12
凋亡检测
TUNEL染色步骤、流式细胞术的Annexin V和7-AAD浓度、细胞计数
阅读提示:Methods 4.7, 4.14