丹皮酚通过RhoA/p38MAPK信号通路调节小胶质细胞M1和M2极化缓解神经病理性疼痛

Paeonol alleviates neuropathic pain by modulating microglial M1 and M2 polarization via the RhoA/p38MAPK signaling pathway.

作者信息Xin Li, Huimei Shi, Di Zhang, Bei Jing, Zhenni Chen, Yachun Zheng, Shiquan Chang, Li Gao, Guoping Zhao
PMID37032648
发布时间2023-09
DOI10.1111/cns.14211

实验完整度

包含细胞实验(LPS诱导GMI-R1)、动物模型(CCI大鼠)、单细胞测序分析及分子对接,且进行功能与机制验证。

主要模型

LPS诱导的GMI-R1小胶质细胞 CCI大鼠模型

重点核对

细胞实验分组:对照组、LPS组(10 μg/mL)、CCG-1423组(10 μM)、SB203580组(10 μM)、LPS+丹皮酚组(4 μM)、丹皮酚组(4 μM) 动物实验:32只SD大鼠,随机分为4组(n=8),给药:丹皮酚100 mg/kg/bid,布洛芬31.5 mg/kg/bid,灌胃21天 热板实验:50°C,记录右爪缩足潜伏期,术前及术后第1、4、7、14、21天 CCI模型:坐骨神经结扎4次,间隔约1 mm Western blot蛋白上样量30 μg,一抗1:1000,二抗1:30000

摘要

背景:本研究旨在探讨丹皮酚治疗神经病理性疼痛的潜在机制。方法:通过小胶质细胞拟时间分析和细胞实验中使用特异性抑制剂探讨相关机制。在动物实验中,32只SD大鼠随机分为假手术组、慢性压迫性损伤(CCI)组、布洛芬组和丹皮酚组。我们进行了行为学测试、ELISA、PCR、Western blotting、免疫组织化学和免疫荧光分析。结果:小胶质细胞的拟时间分析发现,RhoA、Rock1和p38MAPK在活化的小胶质细胞中高表达,且这些基因的表达模式与M1标志物CD32和CD86的表达趋势一致。丹皮酚降低了LPS诱导的小胶质细胞中M1标志物(IL1β、iNOS、CD32、IL6)的水平,并增加了M2标志物(IL10、CD206、ARG-1)的水平。在LPS处理的小胶质细胞中,iNOS、IL1β、RhoA和Rock1的表达显著增加,而丹皮酚降低了这些蛋白的表达。CCI手术后出现热痛觉过敏,丹皮酚提供了缓解。此外,丹皮酚降低了CCI大鼠血清中IL1β和IL8的水平,并增加了IL4和TGF-β的水平。丹皮酚降低了脊髓中M1标志物的表达水平,增加了M2标志物的表达水平。丹皮酚降低了脊髓背角中IBA-1、IL1β、RhoA、RhoA-GTP、COX2、Rock1和p-p38MAPK的水平。结论:丹皮酚通过RhoA/p38 MAPK通路调节小胶质细胞M1和M2表型缓解神经病理性疼痛。

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
丹皮酚是否通过调节小胶质细胞M1/M2极化缓解神经病理性疼痛,其机制是否涉及RhoA/p38MAPK通路。
核心机制
丹皮酚通过抑制RhoA/p38MAPK信号通路,促进小胶质细胞从M1表型向M2表型转化,减轻神经炎症,从而缓解神经病理性疼痛。
主要证据
体外实验中,丹皮酚降低LPS诱导的GMI-R1细胞M1标志物(CD32、iNOS、IL1β)并增加M2标志物(CD206、ARG-1),并抑制RhoA、RhoA-GTP、Rock1、p-p38MAPK水平;体内CCI模型中,丹皮酚减轻热痛觉过敏,降低血清IL1β、IL8,增加IL4、TGF-β,脊髓背角IBA-1、RhoA、Rock1、p-p38MAPK等蛋白降低。
研究意义
研究表明丹皮酚可能通过调节小胶质细胞极化缓解神经病理性疼痛,为治疗NP提供潜在药物。

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

单细胞RNA-seq数据分析与拟时间分析

探究外周神经损伤后脊髓小胶质细胞中RhoA/p38MAPK通路与M1/M2极化的关系

获取GEO数据库GSE162807中小鼠脊髓小胶质细胞单细胞测序数据,质控后使用Seurat进行PCA和UMAP聚类,Monocle2进行分化轨迹和拟时间分析,比较RhoA、Rock1、Rock2、p38MAPK与M1/M2标志物表达趋势

2

分子对接验证丹皮酚与RhoA/p38MAPK蛋白结合

验证丹皮酚与RhoA、Rock1、Rock2、p38MAPK的结合能力

使用AutoDock Vina进行分子对接,计算结合能,用PyMol可视化

3

细胞活力检测确定丹皮酚安全浓度

确定不影响GMI-R1细胞活力的丹皮酚浓度

CCK-8法检测不同浓度丹皮酚(1,2,4,8,10,15,20 μM)处理后的细胞活力

4

体外细胞实验验证丹皮酚促进M1向M2转化

验证丹皮酚和RhoA/p38MAPK抑制剂对LPS诱导的小胶质细胞极化的影响

GMI-R1细胞分为6组,LPS和药物处理24h,流式细胞术检测CD32和CD206,免疫荧光检测CD32和CD206,qPCR检测M1/M2标志物,Western blot检测RhoA通路蛋白

5

建立CCI大鼠模型并分组给药

评估丹皮酚对CCI大鼠神经病理性疼痛的疗效

32只SD大鼠随机分为4组(n=8):假手术、CCI、布洛芬、丹皮酚,术后第1天起灌胃给药持续21天

6

行为学测试评估疼痛缓解

评估丹皮酚对CCI大鼠热痛觉过敏的影响

热板实验记录右爪缩足潜伏期,在术前及术后第1,4,7,14,21天测量

7

组织病理学与免疫组化分析

评估丹皮酚对坐骨神经损伤和炎症的影响

H&E染色观察坐骨神经、肝脏、肾脏病理;免疫组化检测坐骨神经中RhoA、COX2、nNOS、IL1β表达

8

血清炎性因子检测

评估丹皮酚对CCI大鼠血清炎性因子的影响

ELISA检测血清IL1β、IL8、IFN-γ、IL4、TGF-β水平

9

脊髓组织中M1/M2标志物和RhoA通路检测

验证丹皮酚在体内调节小胶质细胞极化和抑制RhoA/p38MAPK通路

免疫荧光检测脊髓CD32和CD206,Western blot和qPCR检测M1/M2标志物及RhoA通路蛋白(RhoA、Rock1、Rock2、p38MAPK、p-p38MAPK、COX2、IL1β、IBA-1)

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
丹皮酚上海阿拉丁生化科技股份有限公司H111081
布洛芬广州华侨医院暨南大学附属第一医院H20066
脂多糖广州一优生物科技有限公司L2880
CCG-1423广州一优生物科技有限公司T2014
SB203580Selleck Chemicals--
SYBR Green预混qPCR试剂盒爱博泰克生物科技有限公司AG11701
Evo M-MLV反转录试剂盒爱博泰克生物科技有限公司AG11012
细胞膜蛋白和胞浆蛋白提取试剂盒BiosharpBL671A
RIPA裂解液北京鼎国生物技术有限公司WB-0071
PVDF膜Millipore--
IL1β ELISA试剂盒美国棉业有限公司MM-0047R1
IL4 ELISA试剂盒美国棉业有限公司MM-0191R2
IL8 ELISA试剂盒美国棉业有限公司MM-20594R1
INFγ ELISA试剂盒美国棉业有限公司MM-0198R2
TGFβ ELISA试剂盒美国棉业有限公司MM-20594R1
Rhoa抗体--A5651
p38MAPK抗体--86900S
p-p38MAPK抗体--4511S
ROCK1抗体--A5141
ROCK2抗体--A5156
IL1β抗体--511369
iNOS抗体--2982S
Arg-1抗体--93668
COX2抗体--K0619
IBA-1抗体--A5141
β-肌动蛋白抗体--4970S
山羊抗兔IgG (H+L) HRP--E030120-02
抗大鼠CD206 APCBiossbs-4727R
PE抗小鼠CD32 (Fcgr2)Biolegend156404
APC抗小鼠CD206 (MMR)Biolegend141708
GMI-R1细胞(大鼠小胶质细胞)华拓生物--
DAPI----

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
细胞实验分组与处理
分组(对照、LPS、CCG-1423、SB203580、LPS+丹皮酚、丹皮酚)、LPS浓度10 μg/mL、CCG-1423和SB203580浓度10 μM、丹皮酚浓度4 μM、处理时间24h
阅读提示:Methods 2.7 Cell grouping and drug concentration
动物模型建立
SD大鼠32只、雄性、7-8周龄、180-230g、CCI手术(坐骨神经结扎4次,间隔1mm)、假手术对照
阅读提示:Methods 2.2 Subjects 和 2.3 NP model
动物分组与给药
4组(假手术、CCI、布洛芬、丹皮酚),n=8,给药剂量(布洛芬31.5 mg/kg/bid,丹皮酚100 mg/kg/bid),灌胃给药,持续21天
阅读提示:Methods 2.10 Animal treatment
行为学检测
热板温度50°C、记录右爪缩足潜伏期、时间点(术前及术后第1,4,7,14,21天)
阅读提示:Methods 2.11 Hot plate experiment
蛋白表达检测
蛋白上样量30 μg、12% SDS-PAGE、PVDF膜、一抗稀释1:1000、二抗1:30000、孵育时间(一抗4°C过夜,二抗1h)
阅读提示:Methods 2.16 Western blotting
单细胞测序数据分析
数据来源GSE162807、质控标准(基因数200-4000,线粒体基因<20%)、软件(Seurat, Monocle2)
阅读提示:Methods 2.4 Single-cell RNA-seq data processing