苯丙基糖苷作为cGAS-STING信号通路调节剂在非酒精性脂肪胰腺动物模型管理中的前瞻性见解

Prospective insight into the role of benzyl propylene glycoside as a modulator of the cGAS-STING signaling pathway in the management of nonalcoholic fatty pancreas animal model.

作者信息Reda Albadawy, Amany Helmy Hasanin, Sara H A Agwa, Shaimaa Hamady, Reham Hussein Mohamed, Eman Gomaa, Mohamed Othman, Yahia A Yahia, Amani Mohamed Abdel Ghani, Marwa Matboli
PMID36915161
期刊Biol Res
发布时间2023-03-13
DOI10.1186/s40659-023-00423-8

实验完整度

包含动物模型(HFHS饮食诱导NAFP)、分子表达检测(RT-qPCR)、蛋白表达检测(免疫组化)、组织学评估及生物信息学分析,构成多层级验证。

主要模型

雄性Wistar大鼠 高脂高蔗糖饮食诱导的非酒精性脂肪胰腺(NAFP)模型

重点核对

HFHS饮食喂养8周诱导NAFP模型 苯丙基糖苷(Rosavin)剂量:10、20、30 mg/kg/天,腹腔注射,持续4周 检测DDX58、NFκB1、CHUK mRNA和miR-1976的表达 组织学染色:H&E和Masson三色染色评估病理和纤维化 免疫组化检测caspase-3和NFκB1蛋白表达

摘要

背景:非酒精性脂肪性胰腺炎(NAFP)是代谢综合征的表现之一,需要进一步研究以确定其分子决定因素并找到有效的药物。我们旨在通过靶向胰腺cGAS-STING通路相关基因(DDX58、NFκB1和CHUK)及其上游调控因子miRNA(miR-1976),这些基因和miRNA通过生物信息学分析获得,研究苯丙基糖苷对NAFP管理的潜在作用。方法:大鼠喂食正常饮食或高脂高蔗糖饮食(HFHS),作为NAFP的营养模型。8周后,HFHS喂养的大鼠随机分为4组:未处理的HFHS组(NAFP模型组)和三个处理组,每天接受10、20和30 mg/kg剂量的苯丙基糖苷,持续4周,同时继续HFHS喂养。结果:分子分析显示,苯丙基糖苷可通过下调DDX58、NFκB1和CHUK mRNAs的表达以及上调miR-1976的表达来调节胰腺cGAS-STING通路相关基因的表达。此外,应用的治疗逆转了未处理NAFP组中观察到的胰岛素抵抗、炎症和纤维化,这通过改善血脂谱、降低体重和血清脂肪酶及淀粉酶水平、降低NFκB1和caspase-3的蛋白水平以及处理动物胰腺切片中胶原纤维面积%的显著减少得以证明。结论:苯丙基糖苷表现出减轻NAFP发展、抑制胰腺炎症和纤维化以及减少所应用的NAFP动物模型中观察到的病理和代谢紊乱的潜在能力。检测到的效应与胰腺(DDX58、NFκB1和CHUK mRNAs和miR-1976)面板表达的调节相关。

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
苯丙基糖苷是否通过调节cGAS-STING通路相关基因(DDX58、NFκB1、CHUK)及其上游miR-1976,对非酒精性脂肪胰腺(NAFP)发挥治疗作用?
核心机制
HFHS诱导的脂毒性下调miR-1976,导致其靶基因DDX58、NFκB1和CHUK上调,激活cGAS-STING通路,促进炎症和纤维化;苯丙基糖苷处理上调miR-1976,抑制靶基因,从而抑制cGAS-STING通路,减轻病理变化。
主要证据
HFHS大鼠模型显示DDX58、NFκB1、CHUK mRNA表达升高,miR-1976降低;苯丙基糖苷处理(20和30 mg/kg)逆转这些变化,并降低NFκB1和caspase-3蛋白表达、减少胶原沉积,改善代谢参数和胰腺组织学。
研究意义
为NAFP的病因和病理生理学提供见解,并确定潜在的分子靶点;但苯丙基糖苷在进一步临床前试验前可能不适合作为基础治疗。

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

生物信息学筛选RNA面板

识别与NAFP和cGAS-STING通路相关的mRNAs及其上游miRNA。

从GEO筛选差异表达基因,经KEGG和Enrichr通路富集,选择DDX58、NFκB1、CHUK,并通过miRWalk预测miR-1976作为上游调控因子。

2

分子对接预测苯丙基糖苷与miR-1976的相互作用

预测苯丙基糖苷(Rosavin)与miR-1976的结合可能性。

使用RNAfold预测miR-1976二级结构,RNAComposer进行3D建模,HDock软件进行分子对接,BIOVIA Drug Discovery Studio可视化。

3

建立大鼠NAFP模型

通过HFHS饮食诱导大鼠NAFP,模拟代谢综合征相关胰腺病理。

雄性Wistar大鼠随机分为正常饮食组(Sham)和HFHS饮食组,喂养8周后评估体重和生化参数。

4

苯丙基糖苷治疗

评估苯丙基糖苷对NAFP的干预作用。

HFHS喂养8周后,将HFHS大鼠随机分为未处理组和三个处理组,分别腹腔注射10、20、30 mg/kg苯丙基糖苷,持续4周,同时继续HFHS饮食。

5

血清生化分析

评估体重、血糖、胰岛素、血脂、淀粉酶和脂肪酶等指标的变化。

使用生化分析仪检测TC、HDL-C、LDL-C、TG、葡萄糖、HbA1C;ELISA检测胰岛素;试剂盒检测脂肪酶和淀粉酶;计算HOMA-IR。

6

组织学和组织化学分析

评估胰腺组织病理学变化、胶原沉积和蛋白表达。

胰腺固定、包埋、切片,进行H&E和Masson三色染色;免疫组化检测caspase-3和NFκB1;图像分析测量胶原面积百分比和阳性细胞百分比。

7

RT-qPCR检测RNA表达

检测胰腺组织中DDX58、NFκB1、CHUK mRNA和miR-1976的表达水平。

使用miRNEasy提取总RNA,逆转录后用Quantitect SYBR Green和miScript SYBR Green进行RT-qPCR,以GAPDH和SNORD72作为内参,计算相对表达量。

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
Rosavin(苯丙基糖苷)Aktin Chemicals, IncAPC-380
多功能生化分析仪AU680Beckman Coulter Inc.AU680
大鼠夹心ELISA试剂盒InvitrogenERINSX10
脂肪酶和淀粉酶商业试剂盒Erba Diagnostics--
Caspase-3单克隆抗体InvitrogenCPP32
NFκB1抗体Bioss AntibodiesBS-3300R
Leica Q win V.3程序Leica--
Leica DM2500显微镜LeicaDM2500
miRNeasy提取试剂盒Qiagen217004
NanoDropThermo Scientific--
miScript II逆转录试剂盒Qiagen218161
Quantitect SYBR Green 预混液试剂盒Qiagen204143
miScript SYBR Green PCR试剂盒Qiagen218073
7500 Fast系统Applied Biosystems--
BIOVIA Drug Discovery Studio Visualizer 2021Dassault Systèmes21.1.0.20298

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
动物模型建立
HFHS饮食的配方和喂养时长(8周)
阅读提示:Methods: Animals and treatment, Table 4
药物治疗
苯丙基糖苷的剂量(10、20、30 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)和持续时间(4周)
阅读提示:Methods: Animals and treatment
分子表达检测
RT-qPCR检测DDX58、NFκB1、CHUK和miR-1976的引物序列及内参基因(GAPDH和SNORD72)
阅读提示:Methods: Total RNA extraction and qPCR; Additional file 1: Table S1
组织学分析
H&E、Masson三色染色和免疫组化(caspase-3和NFκB1)的染色条件及抗体使用浓度
阅读提示:Methods: Pancreatic histological and immunohistochemistry assays
生化指标检测
血脂、血糖、胰岛素、脂肪酶和淀粉酶的检测试剂盒及操作步骤
阅读提示:Methods: Serum biochemical analysis