CB2R激动剂GW405833通过抑制HIF-1α介导的糖代谢重编程和巨噬细胞增殖减轻小鼠急性肝衰竭

CB2R agonist GW405833 alleviates acute liver failure in mice via inhibiting HIF-1α-mediated reprogramming of glycometabolism and macrophage proliferation.

作者信息Sheng-Lan Cai, Xue-Gong Fan, Jie Wu, Yang Wang, Xing-Wang Hu, Si-Ya Pei, Yi-Xiang Zheng, Jun Chen, Yan Huang, Ning Li, Ze-Bing Huang
PMID36697976
发布时间2023-07
DOI10.1038/s41401-022-01037-8

实验完整度

高

包含体内D-GalN/LPS诱导的ALF小鼠模型、体外LPS刺激RAW264.7细胞模型,以及CB2R敲低/敲除和HIF-1α敲低的功能验证和机制验证。

主要模型

D-GalN/LPS诱导的BALB/c和C57BL/6小鼠急性肝衰竭模型 CB2R敲除小鼠(C57BL/6背景) LPS刺激的RAW264.7细胞M1巨噬细胞炎症模型 CB2R或HIF-1α稳定敲低的RAW264.7细胞系

重点核对

GW405833给药剂量:体内10 mg/kg腹腔注射,体外10 μM SR144528给药剂量:体内1 mg/kg腹腔注射,体外1 μM D-GalN/LPS建模剂量:BALB/c小鼠750 mg/kg D-GalN和10 mg/kg LPS;C57BL/6小鼠350 mg/kg D-GalN和20 μg/kg LPS LPS刺激RAW264.7细胞浓度:100 ng/mL,处理24小时

摘要

涉及巨噬细胞浸润和激活的炎症反应在急性肝衰竭(ALF)中起重要作用。在ALF小鼠的肝脏中,大麻素受体2(CB2R)在巨噬细胞上显著上调,而CB2R激动剂GW405833(GW)可保护急性肝损伤中的细胞死亡。在本研究中,我们从巨噬细胞糖代谢的角度研究了GW对ALF保护作用的体内和体外分子机制。小鼠预先给予GW(10 mg/kg,腹腔注射),然后注射D-GalN(750 mg/kg,腹腔注射)和LPS(10 mg/kg,腹腔注射)诱导ALF。我们验证了GW预处理在ALF小鼠中的保护作用。此外,GW预处理显著减少了肝脏巨噬细胞浸润和M1极化,并抑制了ALF小鼠中炎症因子TNF-α和IL-1β的释放。这些保护作用被CB2R拮抗剂SR144528或CB2R−/− ALF小鼠消除。我们使用LPS刺激的RAW264.7细胞作为体外M1巨噬细胞为中心的炎症反应模型,并证明GW(10 μM)预处理通过抑制糖酵解显著降低葡萄糖代谢,从而抑制LPS诱导的巨噬细胞增殖和炎症细胞因子释放。我们在稳定的CB2R−/− RAW264.7细胞系中验证了这些结果。此外,我们发现GW显著抑制缺氧诱导因子1α(HIF-1α)的表达。使用稳定的HIF-1α−/− RAW264.7细胞系,我们证实GW通过下调HIF-1α表达来减少巨噬细胞炎症细胞因子的释放并抑制糖酵解。总之,CB2R的激活通过下调HIF-1α抑制糖酵解,从而抑制ALF小鼠肝巨噬细胞的增殖和炎症因子的释放。

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
CB2R激动剂GW405833是否通过影响巨噬细胞糖代谢来减轻急性肝衰竭?
核心机制
CB2R激活通过下调HIF-1α表达,抑制糖酵解,从而抑制巨噬细胞增殖和炎症因子释放,减轻肝损伤。
主要证据
体内:GW预处理提高ALF小鼠存活率,降低ALT/AST、减少巨噬细胞浸润和M1极化;体外:GW抑制LPS诱导的RAW264.7细胞糖酵解、增殖和TNF-α/IL-1β释放;CB2R敲低或敲除消除GW作用,HIF-1α敲低后GW抑炎和抑糖酵解作用消失。
研究意义
为ALF的复杂病理生理研究提供“免疫代谢”信息,为寻找治疗靶点提供新途径。

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

建立体内ALF模型并评估GW保护作用

验证CB2R激动剂GW对D-GalN/LPS诱导的急性肝衰竭是否具有保护作用。

BALB/c小鼠腹腔注射D-GalN(750 mg/kg)和LPS(10 mg/kg)建立ALF模型,GW(10 mg/kg)预处理30分钟,观测24小时生存率,检测血清ALT、AST、TBIL、TNF-α、IL-1β水平,肝组织HE染色和TUNEL染色。

2

检测肝脏巨噬细胞浸润和极化

评估GW预处理对ALF小鼠肝脏巨噬细胞数量、M1/M2极化的影响。

通过免疫组化检测F4/80、CD86、CD206表达,免疫荧光共染F4/80和HIF-1α。

3

体外验证GW对LPS诱导的巨噬细胞炎症的影响

在RAW264.7细胞中验证GW预处理对LPS诱导的M1巨噬细胞增殖和炎症因子释放的影响。

RAW264.7细胞用GW(10 μM)和/或SR(1 μM)预处理,然后LPS(100 ng/mL)刺激24小时,CCK-8检测增殖,ELISA检测TNF-α和IL-1β。

4

检测巨噬细胞糖代谢重编程

评估GW预处理对LPS诱导的巨噬细胞糖酵解和氧化磷酸化的影响。

使用Seahorse XF96检测糖酵解和线粒体应激,检测细胞上清中乳酸、丙酮酸浓度以及LDH和PK活性,检测ATP产生。

5

验证CB2R和HIF-1α在机制中的作用

确定GW的保护作用是否通过CB2R和HIF-1α介导。

通过慢病毒转染建立CB2R和HIF-1α稳定敲低RAW264.7细胞系,Western blot验证敲低效率,检测敲低后细胞增殖、炎症因子和糖酵解变化;在CB2R−/−小鼠中验证GW作用消失。

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
D-半乳糖胺----
脂多糖----
GW405833----
SR144528----
TUNEL试剂盒KeyGeneKGA704
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
CCK-8试剂盒Beyotime--
Seahorse XF96细胞培养微孔板Angilent Technologies101085-004
XF检测培养基Angilent Technologies102365-100
ATP检测试剂盒Bioassay SystemsEATP-100
L-乳酸检测试剂盒Bioassay SystemsEFLLC-100
乳酸脱氢酶检测试剂盒Bioassay SystemsD2DH-100
嘌呤霉素InvitrogenA1113803
RIPA裂解液Beyotime--
聚偏二氟乙烯膜MilliporeIPVH00010
LDHA/LDHC抗体CST3558
PKM2抗体CST4053
HK1抗体CST2024
PI3K抗体CST42280
Akt抗体CST4691
HIF-1α抗体CST36169
CB2R抗体abcamab3561
磷酸化Akt抗体ImmunowayYP0006
β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-69879
Tubulin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166729
F4/80抗体Proteintech28463-1-AP
HIF-1α抗体Biossbs-0737R
DAPISolarbioC0060

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
动物实验
小鼠品系(BALB/c和C57BL/6)、年龄(6-8周)、性别(雄性)、D-GalN/LPS剂量(BALB/c:750/10 mg/kg;C57BL/6:350 mg/kg/20 μg/kg)、给药途径(腹腔注射)、GW给药时间(建模前30分钟)和剂量(10 mg/kg)、SR给药时间(GW后20分钟)和剂量(1 mg/kg)、取材时间(8小时)。
阅读提示:Materials and methods: Animals and drug treatments; Results: GW ameliorated...; Figure legends 1和2
细胞实验
RAW264.7细胞来源(ATCC)、培养条件(DMEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素)、细胞接种密度(96孔板8×10^3/孔,6孔板5×10^5/孔)、GW浓度10 μM预处理1小时、SR浓度1 μM预处理20分钟、LPS浓度100 ng/mL刺激24小时。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment
代谢检测
Seahorse XF96细胞接种密度(8×10^3/孔)、检测培养基成分(糖酵解应激测试:XF基础培养基+2 mM丙酮酸;线粒体应激测试:XF基础培养基+4 mM谷氨酰胺、4.5 g/L葡萄糖、1 mM丙酮酸)、药物注射顺序和浓度(糖酵解:葡萄糖10 mM,寡霉素1 μM,2-DG 50 mM;线粒体:寡霉素1 μM,FCCP 0.5 μM,鱼藤酮/抗霉素A 0.5 μM)。
阅读提示:Materials and methods: Mitochondrial stress test and glycolysis stress test
基因敲低/敲除
慢病毒转导的shRNA靶序列、嘌呤霉素筛选浓度、敲低效率验证(Western blot);CB2R−/−小鼠品系(B6.129P2-Cnr2tmlDgen.005786)和对照(C57BL/6)。
阅读提示:Materials and methods: Generation of stable cell lines; Animals and drug treatments; Results: CB2R knockdown...
蛋白表达检测
蛋白上样量(30 μg/泳道)、一抗稀释比(列举主要抗体,如HIF-1α 1:1000)、内参蛋白(β-actin或Tubulin)。
阅读提示:Materials and methods: Western blotting analysis