CXCR2拮抗剂SB332235通过抑制NLRP3炎症小体对创伤性脑损伤的神经保护作用

Neuroprotective Effects of CXCR2 Antagonist SB332235 on Traumatic Brain Injury Through Suppressing NLRP3 Inflammasome.

作者信息Ke Zhao, Xinkui Zhou, Mengyuan Chen, Lingshan Gou, Daoqi Mei, Chao Gao, Shuai Zhao, Shuying Luo, Xiaona Wang, Tao Tan, Yaodong Zhang
PMID37702890
发布时间2024-01
DOI10.1007/s11064-023-04021-8

实验完整度

包含动物模型(CCI诱导TBI)、行为学测试、组织病理学、免疫荧光、Western blot等至少两个独立证据层级,并明确进行了药物干预及机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠 控制性皮质撞击(CCI)诱导的创伤性脑损伤模型 小鼠皮层组织

重点核对

SB332235给药方案(1 mg/kg,腹腔注射,伤后30分钟首次给药,随后6、24、30小时) TBI模型参数(撞击速度3.5 m/s,深度1 mm,停留时间400 ms) 行为学测试时间点(伤后3天) Western blot检测的蛋白(CXCL1、CXCR2、NLRP3、ASC、caspase-1 p20等) 免疫荧光标记的细胞(GFAP、NeuN、Iba1)及定量

摘要

由核苷酸结合寡聚化结构域(NOD)样受体家族pyrin结构域蛋白3(NLRP3)炎症小体介导的炎症过程在创伤性脑损伤(TBI)后的神经功能障碍中起主导作用。SB332235是趋化因子受体2(CXCR2)的高度选择性拮抗剂,已被证明在中枢神经系统中具有抗炎特性并改善神经功能结局。我们旨在确定SB332235在小鼠TBI急性期后的神经保护作用,并阐明其潜在机制。雄性C57BL/6J动物接受控制性皮质撞击,然后给予4剂SB332235,首剂在TBI后30分钟给药,随后在6、24和30小时追加给药。通过改良神经功能严重程度评分评估神经功能缺损,而运动功能使用平衡木和旷场测试评估。认知表现使用新物体识别测试评估。收集脑组织进行病理学、Western blot和免疫组织化学分析。结果显示,SB332235显著改善了TBI诱导的缺损,包括运动和认知障碍。SB332235给药抑制了TBI中CXCL1和CXCR2的表达。此外,SB332235显著减轻了TBI诱导的损伤周围皮质内NLRP3炎症小体表达水平和活化的增加。这伴随着随后促炎细胞因子产生的阻断。此外,SB332235阻碍了TBI诱导的小胶质细胞活性。这些发现证实了SB332235对TBI的神经保护作用,其涉及机制部分归因于抑制NLRP3炎症小体活性。本研究提示,SB332235可能在临床应用时作为抗炎剂改善脑损伤后的功能结局。

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
SB332235是否能在小鼠创伤性脑损伤急性期发挥神经保护作用,并抑制NLRP3炎症小体活化?
核心机制
SB332235通过抑制CXCL1/CXCR2信号,进而抑制NLRP3炎症小体活化,减少下游促炎细胞因子(IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α)的产生,并抑制小胶质细胞激活,从而改善神经功能。
主要证据
在CCI诱导的TBI小鼠模型中,SB332235治疗降低了mNSS评分,改善了运动(平衡木、旷场)和认知(新物体识别)功能,减轻了皮层神经损伤(HE、Nissl染色),并抑制了CXCL1、CXCR2、NLRP3、ASC、caspase-1 p20及炎性因子的表达,同时减少了Iba1阳性小胶质细胞的数量和激活。
研究意义
该研究表明SB332235可能作为抗炎剂在临床应用于脑损伤时改善功能结局,为TBI治疗提供了潜在药物靶点。

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

建立创伤性脑损伤(TBI)小鼠模型

模拟人类TBI,评估SB332235的神经保护作用

使用控制性皮质撞击(CCI)方法对雄性C57BL/6J小鼠进行中度TBI建模;Sham组仅开颅不撞击。

2

SB332235给药

观察CXCR2拮抗剂对TBI后神经功能的影响

TBI后30分钟开始腹腔注射SB332235(1 mg/kg),并在6、24、30小时追加给药,共4剂。

3

行为学测试

评估TBI后神经功能缺损及SB332235的改善作用

在伤后第3天进行改良神经功能严重程度评分(mNSS)、平衡木测试、旷场测试和新物体识别测试。

4

组织病理学分析

评估脑组织损伤及SB332235的神经保护效应

取脑组织进行H&E染色和Nissl染色,观察神经元形态和存活情况。

5

免疫荧光定位

确定CXCL1和CXCL2在脑损伤后的细胞定位

使用GFAP、NeuN和Iba1抗体进行双重免疫荧光染色,观察CXCL1和CXCL2的共定位。

6

Western blot检测蛋白表达

评估TBI后及SB332235处理后炎症相关蛋白的表达变化

提取损伤周围皮质组织蛋白,通过Western blot检测CXCL1、CXCL2、CXCR2、NLRP3、ASC、caspase-1 p20、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α的表达。

7

小胶质细胞激活评估

观察TBI后小胶质细胞激活情况及SB332235的抑制作用

通过Iba1免疫荧光染色,分析小胶质细胞的数量、激活百分比和Iba1阳性面积。

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
SB332235Tocris Bioscience--
异氟烷----
电动皮质撞击器RWD Life Science--
甲苯胺蓝Solarbio--
OCT包埋剂Sakura Finetek--
DAPISigma-AldrichMBD0015
抗CXCL1抗体BosterA00533
抗CXCL2抗体Biossbs-1162R
抗GFAP抗体Cell Signal Technology3670S
抗NeuN抗体Cell Signal Technology94403S
抗Iba1抗体Wako019-19741
Alexa 488标记的驴抗小鼠IgGInvitrogenA-21,202
Alexa 568标记的驴抗兔IgGInvitrogenA-10,042
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Keygen Biotech--
PVDF膜Millipore--
抗CXCR2抗体Proteintech20634-1-AP
抗ASC抗体Cell Signal Technology12,242
抗Caspase-1 p20抗体Santa Cruz Biotechnologysc-398,715
抗NLRP3抗体Abcamab-263,899
抗IL-1β抗体Cell Signal Technology12,242
抗IL-6抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32,296
抗IL-18抗体Abcamab-207,323
抗TNF-α抗体Santa Cruz Biotechnologysc-52,746
山羊抗兔IgG二抗ZSGB-BioZB-2301
山羊抗小鼠IgG二抗ZSGB-BioZB-2305
抗β-actin抗体ZSGB-BioTA-09
化学发光检测试剂----
凝胶成像系统Bio-Rad Laboratories--
激光共聚焦扫描显微镜LSM 980Carl Zeiss--
ANY-maze软件Stoelting Co.--
SPSS 26.0统计分析软件IBM-SPSS 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
TBI模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重;撞击参数(速度、深度、停留时间);颅骨切开位置;麻醉方式
阅读提示:参见Materials and Methods中的Animals和TBI Model
药物处理
SB332235剂量(1 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间点(伤后30分钟,6、24、30小时)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Experimental Groups and Drug Administration
行为学测试
测试时间点(伤后3天);mNSS评分标准;平衡木、旷场、新物体识别测试的具体参数(设备尺寸、时间等)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Behavioral Testing及其子部分
样本采集与病理分析
取材时间点(行为学测试后);麻醉及灌流方法;组织固定和切片方法;H&E、Nissl染色条件(切片厚度、染色时间等)
阅读提示:参见Materials and Methods中的Hematoxylin and Eosin (H&E) and Nissl Staining
免疫荧光分析
切片厚度(40 μm);抗体稀释倍数;二抗种类;细胞共定位分析用的标记物(GFAP、NeuN、Iba1)及定量方法
阅读提示:参见Materials and Methods中的Immunofluorescence Staining和Results中的Localization of CXCL1 and CXCL2
Western blot分析
组织裂解方法;蛋白上样量(30 μg);抗体稀释倍数;内参(β-actin);样本量
阅读提示:参见Materials and Methods中的Western Blot