年龄对股骨骨折和失血性休克后肝损伤、炎症及分子信号通路的影响

Impact of age on liver damage, inflammation, and molecular signaling pathways in response to femoral fracture and hemorrhage.

作者信息Fanshuai Meng, Yuzhuo Zhou, Alessa Wagner, Jasmin Maria Bülow, Kernt Köhler, Claudia Neunaber, Katrin Bundkirchen, Borna Relja
PMID37691959
发布时间2023-08-24
DOI10.3389/fimmu.2023.1239145

实验完整度

包含体外动物模型(年轻与老年小鼠)、组织学分析、ELISA、qRT-PCR和Western blot等多层级验证,且明确进行了功能验证和机制研究。

主要模型

年轻(17-26周龄)雄性C57BL/6J小鼠 老年(64-72周龄)雄性C57BL/6J小鼠

重点核对

小鼠年龄(年轻17-26周 vs 老年64-72周) 创伤模型(THFx:压力控制的失血性休克+股骨截骨术) 肝脏损伤评分(HE染色)和活化caspase-3阳性细胞数 炎症因子(TNF、IL-1β、IL-10、CXCL1)蛋白浓度和基因表达 信号通路蛋白(IκBα和Akt)磷酸化水平

摘要

背景:创伤在全球范围内导致残疾和死亡,可引起骨折和失血性休克。这可能触发不规则的炎症反应,损害包括肝脏在内的远端器官。衰老增加了创伤后免疫反应失调的易感性,提高了老年患者器官损伤、感染以及更高的发病率和死亡率的风险。本研究探讨衰老如何影响创伤后的肝脏炎症和损伤。方法:将24只雄性C57BL/6J小鼠随机分为四组。包括12只年轻(17-26周龄)和12只老年(64-72周龄)小鼠。小鼠进一步接受失血性休克(创伤/出血,TH)和股骨骨折(截骨术)与外固定(Fx)(THFx,n=6)或假手术(n=6)。24小时后处死小鼠。使用苏木精-伊红染色和活化caspase-3免疫染色评估肝损伤和凋亡。通过免疫染色评估肝脏中的CXCL1和浸润性多形核白细胞(PMNL),并通过ELISA测定肝组织中CXCL1、TNF、IL-1β和IL-10的浓度。通过qRT-PCR测定肝组织中Tnf、Cxcl1、Il-1β和Cxcl2的基因表达。最后,使用western blot测定IκBα、Akt及其磷酸化形式的蛋白表达水平。结果:THFx导致肝损伤并增加活化caspase-3阳性细胞的存在,与相应的假手术组相比。THFx老年组比年轻组有更严重的肝损伤。CXCL1和PMNL水平在两个老年组中均显著升高,且THFx在老年组中比年轻组引起更大的CXCL和PMNL水平增加。促炎性TNF和IL-1β水平在老年组中升高,并因THFx进一步增强。抗炎性IL-10水平在老年组中较低。Tnf和Cxcl1基因表达在老年假手术组中增强。老年假手术组中IκBα的磷酸化比率较年轻假手术组显著增加。THFx诱导的年轻组中IκBα磷酸化在老年THFx组中显著降低。与THFx年轻组相比,THFx老年组中Akt磷酸化显著降低。结论:研究结果表明,由于免疫反应失调,衰老可能导致创伤后肝损伤和炎症的易感性增加。

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
年龄增长是否影响创伤(股骨骨折和失血性休克)后的肝脏炎症和损伤?
核心机制
衰老可能通过加剧炎症反应和失调的NF-κB及Akt信号通路导致更严重的肝损伤,涉及炎性小体激活。
主要证据
与年轻小鼠相比,老年小鼠在创伤后表现出更严重的肝损伤、更高的caspase-3阳性细胞、增加的CXCL1和PMNL浸润,以及升高的TNF和IL-1β水平,同时IL-10降低。
研究意义
研究结果提示衰老可能增加创伤后肝脏损伤和炎症的易感性,为理解老年创伤患者的病理生理机制提供基础。

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

建立创伤模型

模拟临床中股骨骨折合并失血性休克,并比较不同年龄组间的差异。

对年轻和老年小鼠实施股动脉置管、失血性休克(平均动脉压35±5 mmHg,维持90分钟)和股骨截骨术,或仅行假手术。

2

评估肝损伤和组织学变化

确定创伤后肝组织损伤程度和细胞凋亡情况。

通过HE染色和活性caspase-3免疫组化染色评估肝损伤和凋亡,并计算肝损伤评分(LIS)。

3

检测炎症细胞浸润和趋化因子表达

分析肝脏中中性粒细胞浸润和CXCL1表达的变化。

通过免疫组化检测CXCL1和中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)阳性细胞,并通过ELISA检测肝组织和血浆中CXCL1浓度。

4

检测炎症因子表达

评估肝脏中促炎和抗炎细胞因子的蛋白和基因表达水平。

通过ELISA检测TNF、IL-1β、IL-10蛋白浓度,通过qRT-PCR检测Tnf、Cxcl1、Il-1β和Cxcl2基因表达。

5

评估信号通路激活

探究NF-κB和Akt信号通路在年龄相关炎症反应中的作用。

通过Western blot检测肝脏中IκBα、Akt及其磷酸化蛋白的表达水平。

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
异氟烷Baxter Deutschland GmbH--
卡洛芬----
安乃近----
外固定器RISystem--
线锯RISystem--
普理灵6-0缝线Ethicon--
肝素化注射器----
锌福尔马林Thermo Fisher Scientific--
苏木素溶液Carl Roth--
伊红Carl Roth--
封片剂Medite Medical GmbH--
爱科来Spotchem EZ SP-4430生化分析仪Arkray--
Precellys 24均质器Bertin Technologies--
RNeasy缓冲液Qiagen--
无核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶试剂盒Qiagen--
iScript cDNA合成试剂盒BioRad--
PrimePCR SYBR Green检测BioRad--
C1000 Touch热循环仪BioRad--
CFX96 Touch实时荧光定量PCR检测系统BioRad--
小鼠特异性ELISA试剂盒R&D Systems--
Infinite M200酶标仪Tecan--
Roti Histol脱蜡液Carl Roth--
R-Universal抗原修复缓冲液Aptum--
2100-Retriever抗原修复仪Prestige Medical--
过氧化物酶UltraVision封闭液Thermo Fisher Scientific--
抗CXCL1抗体abcamab269939
抗中性粒细胞弹性蛋白酶抗体Biossbs-6982R
抗裂解caspase-3抗体Cell Signaling Technology#9661
Histofine Simple Stain Mouse MAX PO (R)二抗Nichirei Biosciences Inc414311F
AEC显色剂DCS Innovative Diagnostik-Systeme--
蔡司Axio Observer Z1显微镜Zeiss--
裂解缓冲液InvitrogenFNN0021
PVDF膜Thermo Fisher Scientific--
IκBα兔多克隆抗体Cell Signaling Technology9242S
磷酸化IκBα小鼠单克隆抗体Cell Signaling Technology9246S
Akt兔单克隆抗体Cell Signaling Technology4691S
磷酸化Akt兔单克隆抗体Cell Signaling Technology4060S
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4967S
山羊抗兔IgG H&L (HRP)二抗Abcamab288151
山羊抗小鼠IgG H&L (HRP)二抗Abcamab97023
ImageJ软件----
GraphPad Prism 6GraphPad Software, Inc.--

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
动物分组与创伤模型
小鼠品系、年龄、性别、样本量;失血性休克参数(平均动脉压、持续时间);复苏体积和时间;骨折方式;假手术对照
阅读提示:见Materials and Methods 2.1-2.3及Figure 1A
肝损伤评估
肝损伤评分标准;caspase-3阳性细胞计数方法;血浆GOT测定方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.5及Figure 1B-F
炎症指标检测
ELISA试剂盒品牌;样本处理方法;qRT-PCR引物和内参;数据分析方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.6-2.7及Figures 2-4
信号通路检测
蛋白提取方法;上样量;抗体稀释比例;内参;磷酸化蛋白检测和定量方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.9及Figure 5