蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制剂在小鼠蛛网膜下腔出血后早期脑损伤中的作用

Role of Protein Tyrosine Phosphatase 1B Inhibitor in Early Brain Injury of Subarachnoid Hemorrhage in Mice.

作者信息Zhong-Hua Zhang, Xiao-Ming Zhou, Xin Zhang
PMID37239288
期刊Brain Sci
发布时间2023-05-18
DOI10.3390/brainsci13050816

实验完整度

包含体外原代神经元模型和体内小鼠SAH模型,进行了功能验证(神经功能评分、水迷宫)和机制验证(Western blot、PCR、TEM),证据层级独立。

主要模型

小鼠原代皮层神经元(OxyHb诱导的SAH体外模型) C57BL/6小鼠SAH模型(视交叉前池注血)

重点核对

PTP1B-IN-1给药剂量:5 mg/kg,腹腔注射,麻醉前30分钟 OxyHb浓度:10 mM,处理24小时 体外实验分组:Sham、SAH、SAH+Vehicle(DMSO)、SAH+PTP1B-IN-1 体内实验分组:Sham、SAH24h、SAH48h、SAH72h;第三部分包括Sham、SAH24h、SAH24h+DMSO、SAH24h+PTP1B-IN-1 SAH模型建立:立体定向注射至视交叉前池,排除SAH评分<8的小鼠

摘要

临床上,早期脑损伤(EBI)指蛛网膜下腔出血(SAH)后最初72小时内全脑的急性损伤,为改善神经和心理学功能而被深入研究。此外,探索新的EBI治疗策略以改善SAH患者的预后将具有重要意义。为了在体外研究潜在的神经保护机制,将蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制剂(PTP1B-IN-1)应用于OxyHb诱导的原代神经元,观察神经凋亡、神经炎症和内质网应激。然后,140只雄性小鼠被用于实验二和实验三。SAH24h + PTP1B-IN-1组的小鼠在麻醉前30分钟腹腔注射5 mg/kg的PTP1B-IN-1。通过SAH分级、神经功能评分、脑含水量、Western blot、PCR和透射电子显微镜(TEM)观察体内的潜在神经保护机制。总体而言,本研究表明PTP1B-IN-1通过调节IRS-2/AKT信号通路,在体内外可改善神经凋亡、神经炎症和内质网应激,提示PTP1B-IN-1可能成为治疗SAH后早期脑损伤的候选药物。

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
PTP1B在蛛网膜下腔出血后早期脑损伤中的作用及其潜在机制,以及PTP1B抑制剂是否能减轻神经损伤。
核心机制
PTP1B通过去磷酸化IRS-2和AKT,抑制IRS-2/AKT信号通路,进而加重神经凋亡、神经炎症和内质网应激;PTP1B-IN-1通过抑制PTP1B,恢复IRS-2/AKT信号,减轻这些病理过程。
主要证据
体外OxyHb诱导的原代神经元和体内小鼠SAH模型均显示,PTP1B-IN-1能降低TUNEL阳性细胞、减少凋亡相关蛋白(Bax、Cleaved Caspase-3)、降低炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)和内质网应激标志物(GRP78、CHOP),并改善神经功能。
研究意义
研究提示PTP1B抑制剂可能成为治疗SAH后早期脑损伤的候选药物,为临床干预提供新的靶点。

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

体外神经元培养与SAH模型建立

建立OxyHb诱导的原代神经元损伤模型,用于模拟SAH后的神经元损伤。

从胚胎小鼠(16-18天)分离皮层神经元,培养7-9天后用10 mM OxyHb处理24小时建立体外SAH模型。

2

体内SAH模型建立与分组

建立小鼠蛛网膜下腔出血模型,并设置不同时间点和药物治疗组以评估PTP1B-IN-1的保护作用。

通过立体定向注射自体血至视交叉前池建立SAH模型,分为实验二(不同时间点)和实验三(药物处理)等组。

3

体外细胞活力与毒性评估

确定PTP1B-IN-1的细胞毒性及最适工作浓度。

使用CCK-8试剂盒检测不同浓度PTP1B-IN-1处理24小时后的细胞活力。

4

体外机制验证(凋亡、炎症、ER应激)

验证PTP1B-IN-1对OxyHb诱导的神经元凋亡、炎症和ER应激的影响及其对IRS-2/AKT通路的调控。

通过Western blot、免疫荧光、TUNEL染色和PCR检测相关蛋白和基因表达。

5

体内时间进程表达检测

观察SAH后不同时间点PTP1B和IRS-2/AKT通路的变化,确定关键时间点。

通过Western blot和PCR检测SAH后24h、48h、72h的PTP1B、p-IRS-2、p-AKT、GRP78、CHOP表达。

6

体内药物干预效果评估(凋亡、炎症、ER应激)

评估PTP1B-IN-1在SAH后24h对神经元凋亡、神经炎症和ER应激的改善作用。

通过Western blot、免疫荧光、TUNEL、PCR、Elisa检测相关蛋白和炎症因子。

7

体内神经功能和行为学评估

评估PTP1B-IN-1对SAH后神经功能、认知记忆和脑水肿的影响。

通过改良Garcia评分、脑含水量、Morris水迷宫、Nissl染色和TEM评估神经保护和超微结构。

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
神经元基础培养基Gibco--
B27补充剂Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
CCK-8试剂盒Beyotime--
酶标仪Thermo Fisher--
PTP1B抑制剂PTP1B-IN-1----
抗NeuN抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗PTP1B抗体ProteintechAB_10642566
Alexa Fluor™ 488ThermoA31620
Alexa Fluor™ 594ThermoA31632
DAPISigma--
TUNEL检测试剂盒Beyotime--
抗p-IRS-2抗体Thermo FisherPA5-106094
抗IRS-2抗体Proteintech20702-1-AP
抗p-AKT抗体Proteintech80455-1-RR
抗AKT抗体Proteintech10176-2-AP
抗CHOP抗体Proteintech15204-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
抗cleaved caspase-3抗体BiossBJ03319208
抗PTP1B抗体Proteintech11334-1-AP
抗NF-κB抗体Proteintech66535-1-Ig
抗p-NF-κB抗体Thermo FisherMA5-15160
抗β-actin抗体Proteintech10745-1-AP
抗Bcl-2抗体Affinity70g9181
抗Bax抗体Proteintech50599-2-2g
ECL化学发光检测试剂Thermo Fisher Scientific--
IL-1β ELISA试剂盒Multisciences--
IL-6 ELISA试剂盒Multisciences--
TNF-α ELISA试剂盒Multisciences--
RNAeasy动物RNA提取试剂盒(带离心柱)Beyotime--
NanoDrop微量分光光度计Thermo Fisher Scientific--
HiScript® III逆转录预混液Epizyme Biomedical Technology--
ChamQ通用SYBR qPCR预混液Epizyme Biomedical Technology--
三溴乙醇----
血糖仪(Contour TS)Bayer--
Morris水迷宫XinRuan Science and Technology Company--
透射电子显微镜Hitachi--

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
体外原代神经元培养与OxyHb处理
神经元来源(胚胎16-18天C57/BL6小鼠)、培养条件(neurobasal+B27+谷氨酰胺+双抗)、OxyHb浓度(10 mM)和处理时间(24小时)
阅读提示:Methods 2.1
体内SAH模型建立
小鼠品系(雄性C57BL/6,22-24g)、麻醉方式(bromethol 0.5 mL/g)、立体定位参数(4.5 mm前囟,中线,40°角)、注入血液量(未明确说明)
阅读提示:Methods 2.3
PTP1B-IN-1给药方案
剂量(5 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(麻醉前30分钟)
阅读提示:Methods 2.4
实验分组与样本量
体外分组(Sham, SAH, SAH+Vehicle, SAH+PTP1B-IN-1);体内实验二分组(Sham, SAH24h, SAH48h, SAH72h)每组15只;实验三分组(Sham, SAH24h, SAH24h+DMSO, SAH24h+PTP1B-IN-1)每组20只
阅读提示:Methods 2.4
分子检测条件
Western blot一抗稀释比例、PCR内参(GAPDH)、ELISA试剂盒品牌、样本取材部位(双侧颞叶皮层)
阅读提示:Methods 2.11, 2.12, 2.13
行为学评估
水迷宫参数(平台直径10cm,水温23±1°C,训练天数5天,探针测试第6天)、神经功能评分方法(18分改良Garcia评分)
阅读提示:Methods 2.6, 2.7