豆甾醇通过抑制P物质受体缓解哮喘小鼠的过敏性气道炎症和气道高反应性

Stigmasterol alleviates allergic airway inflammation and airway hyperresponsiveness in asthma mice through inhibiting substance-P receptor.

作者信息Jimei Zhang, Chonghong Zhang, Li Miao, Zimin Meng, Ning Gu, Guifang Song
PMID36788676
发布时间2023-12
DOI10.1080/13880209.2023.2173252

实验完整度

研究包含分子对接、细胞实验(IL-13诱导的BEAS-2B)、动物模型(OVA诱导的哮喘小鼠)及体内外功能验证(炎症、氧化应激、气道反应性)等相互独立的证据层级,并包含NK1-R拮抗剂和激动剂的机制验证。

主要模型

IL-13诱导的BEAS-2B细胞 OVA诱导的哮喘小鼠模型

重点核对

豆甾醇浓度: 10 μg/mL和20 μg/mL处理BEAS-2B细胞48小时 OVA致敏和攻击方案: 腹腔注射20 μg OVA(第0、7、14天),第21-27天雾化吸入20 μg/mL OVA 豆甾醇体内给药: 100 mg/kg腹腔注射,第21-27天每天一次 NK1-R拮抗剂WIN62577处理: 体外0.1 μM,体内300 μg/只 气道高反应性检测: 使用flexivent测量肺阻力,在递增浓度乙酰甲胆碱(0-40 mg/mL)下进行

摘要

背景:豆甾醇具有显著的抗关节炎和抗炎作用,但其在免疫和炎症性疾病中的作用仍不清楚。目的:在IL-13诱导的BEAS-2B细胞和哮喘小鼠中探讨豆甾醇在哮喘中的潜在优势。材料与方法:在哮喘中确认了豆甾醇的最佳靶点。在检测豆甾醇在BEAS-2B细胞中的细胞毒性后,将10 μg/mL和20 μg/mL的豆甾醇与BEAS-2B细胞模型共孵育48小时,验证其抗炎和抗氧化应激作用。通过OVA诱导哮喘小鼠,并给予100 mg/kg豆甾醇连续7天。28天后,收集肺组织和BAL液用于后续研究。为进一步验证NK1-R的作用,应用了0.1 μM WIN62577(NK1-R特异性拮抗剂)和1 μM重组人NK1-R蛋白。结果:NK1-R是豆甾醇的潜在靶点。当豆甾醇浓度为20 μg/mL时,BEAS-2B细胞的存活率约为98.4%,无毒性。豆甾醇以剂量依赖的方式发挥抗炎和抗氧化应激作用,并降低IL-13诱导的BEAS-2B细胞中NK1-R的表达。同时,体内实验也表明豆甾醇在OVA攻击后具有抗炎和抗氧化应激作用。豆甾醇抑制炎症浸润和黏液高分泌,以及NK1-R的表达。讨论与结论:深入探讨了豆甾醇对哮喘的保护作用及其潜在机制,为其治疗哮喘提供了理论基础和更多可能性。

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
豆甾醇是否能通过抑制P物质受体(NK1-R)缓解哮喘,并发挥抗炎和抗氧化应激作用?
核心机制
豆甾醇通过抑制NK1-R的表达和功能,减轻哮喘相关的炎症反应和氧化应激,从而改善气道炎症和气道高反应性。
主要证据
分子对接显示豆甾醇与NK1-R结合稳定;在IL-13诱导的BEAS-2B细胞和OVA诱导的哮喘小鼠中,豆甾醇降低了NK1-R表达,抑制了炎症因子和氧化应激标志物,减少了气道炎症浸润和黏液分泌;加入NK1-R激动剂可逆转其保护作用。
研究意义
揭示了豆甾醇在哮喘治疗中的潜在靶点NK1-R,为其作为哮喘治疗药物提供了理论基础和可能性。

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

分子对接预测靶点

预测豆甾醇在哮喘中的潜在作用靶点,并确定最优靶点。

从TCMSP数据库获取豆甾醇相关疾病和哮喘相关靶点,使用AutoDock Vina进行分子对接,计算豆甾醇与34个哮喘相关靶点的结合能。

2

细胞毒性检测

评估豆甾醇对BEAS-2B细胞的毒性,确定安全浓度范围。

使用MTT法检测不同浓度豆甾醇处理BEAS-2B细胞48小时后的细胞活力。

3

体外抗炎与抗氧化验证

验证豆甾醇对IL-13诱导的BEAS-2B细胞炎症和氧化应激的影响。

用IL-13诱导BEAS-2B细胞建立哮喘细胞模型,然后用低剂量(10 μg/mL)和高剂量(20 μg/mL)豆甾醇处理,检测炎症因子(IL-4、IL-5、IFN-γ)和氧化应激指标(MDA、SOD、CAT)及ROS水平。

4

NK1-R表达检测

检测豆甾醇对IL-13诱导的BEAS-2B细胞中NK1-R表达的影响。

使用免疫荧光染色和Western blot检测NK1-R蛋白表达水平。

5

NK1-R机制验证

验证NK1-R是否为豆甾醇发挥抗炎和抗氧化作用的关键靶点。

使用NK1-R特异性拮抗剂WIN62577和激动剂(重组人NK1-R蛋白)处理细胞,检测炎症因子和氧化应激指标的变化。

6

小鼠哮喘模型构建及药物评估

在体内验证豆甾醇对OVA诱导哮喘小鼠的保护作用及NK1-R的作用。

建立OVA诱导的哮喘小鼠模型,分组给予豆甾醇、WIN62577和rh-NK1R蛋白,检测气道高反应性、BALF中炎症细胞和细胞因子、氧化应激指标、肺组织病理改变及NK1R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。

验证样本或模型特征
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
胰蛋白酶----
MTT----
二甲基亚砜----
重组人IL-13Abcamab270079
豆甾醇----
WIN62577Sigma138091-43-7
重组人NK1-R蛋白Abcamab152721
DCFH-DA荧光探针Jiangsu KeyGEN BioTECH Corp., LtdKGT010-1
抗神经激肽1受体抗体Biossbs-0064R
Cy3标记的山羊抗兔IgG (H+L)BeyotimeA0516
DAPI----
TRIzol试剂----
神经激肽-1受体多克隆抗体Proteintech17942-1-AP
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
二抗Abcamab6721
卵清蛋白----
铝佐剂----
IL-4 ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteH005
IL-5 ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteH006
IFN-γ ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteH025
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA-003-1-2
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-3-2
CAT检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA007-1-1
GSH检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA005-1-2
PAS染色试剂盒SolarbioG1281
flexiventSCIREQ, Emka Technologies--

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
细胞培养与处理
BEAS-2B细胞系来源(Pricella, CL-0496);培养条件(DMEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素,37°C,5% CO2);IL-13刺激浓度20 ng/mL,时间72小时;豆甾醇浓度10和20 μg/mL,时间48小时。
阅读提示:Materials and methods: Cell incubation, Cell administration
MTT细胞毒性检测
豆甾醇浓度梯度(0-60 μg/mL),孵育时间48小时;MTT孵育4小时;DMSO溶解;检测波长490 nm。
阅读提示:Materials and methods: MTT assay
体外机制验证
WIN62577浓度0.1 μM,处理24小时;重组人NK1R蛋白浓度1 μM,处理24小时;联合处理组(Stig+rh-NK1R)浓度及时间。
阅读提示:Materials and methods: Cell administration Part 2
动物模型及给药
小鼠品系、性别、周龄(雄性C57BL/6J,6周龄);OVA致敏方案(第0、7、14天腹腔注射20 μg OVA+Alum);OVA攻击方案(第21-27天雾化吸入20 μg/mL OVA,每天30分钟);给药剂量和时间(豆甾醇100 mg/kg,WIN62577 300 μg,rh-NK1R 100 μg,第21-27天攻击前腹腔注射)。
阅读提示:Materials and methods: OVA-induced mice model of asthma and administration
气道高反应性检测
使用flexivent系统;麻醉(3%戊巴比妥钠50 mg/kg);机械通气参数(呼吸频率150次/分钟,潮气量0.2 mL,PEEP 2 mL H2O);乙酰甲胆碱浓度梯度(0-40 mg/mL);检测肺阻力。
阅读提示:Materials and methods: Airway hyperreactivity detection