β3肾上腺素能受体激动预防高氧诱导的结肠改变

β3 Adrenoceptor Agonism Prevents Hyperoxia-Induced Colonic Alterations.

作者信息Luca Filippi, Patrizia Nardini, Virginia Zizi, Marta Molino, Camilla Fazi, Maura Calvani, Francesco Carrozzo, Giacomo Cavallaro, Giorgia Giuseppetti, Laura Calosi, Olivia Crociani, Alessandro Pini
PMID38136626
发布时间2023-12-06
DOI10.3390/biom13121755

实验完整度

包含体内动物模型(高氧暴露新生大鼠)以及流式、组织学、免疫荧光等多层次检测,但缺乏体外机制验证和重复实验,整体实验完整度中等。

主要模型

新生Sprague-Dawley大鼠 高氧(85% O2)暴露的结肠损伤模型

重点核对

新生大鼠出生后前14天暴露于85%氧气 BRL37344皮下注射剂量(1、3、6 mg/kg)及给药频率(每12小时一次) 分6组对照(常氧未治疗、常氧+3 mg/kg、高氧未治疗、高氧+1 mg/kg、高氧+3 mg/kg、高氧+6 mg/kg) 每组动物数量(n≥19用于流式分析;体重表n为20-25)

摘要

氧水平是器官发生的关键调节因子,出生后其改变会影响器官的成熟过程,包括在子宫内未完全发育的肠道。β3-肾上腺素能受体在结肠中表达,并具有氧依赖性调节机制。本研究展示了β3-AR激动剂BRL37344在新生大鼠高氧驱动的结肠损伤模型中的作用。出生后前14天,Sprague-Dawley大鼠幼崽暴露于环境氧水平(21%)或高氧(85%),并每天给予BRL37344 1、3、6 mg/kg或不治疗。在第14天结束时,收集近端结肠样本进行分析。高氧严重影响近端结肠发育,减少表达β3-AR的细胞(27%)、结肠长度(26%)和粘蛋白产生(47%),并改变肌间神经丛的神经元化学编码而不改变神经元数量。给予3 mg/kg的BRL37344可显著预防这些改变,而1 mg/kg则无效。相反,它不能预防高氧诱导的体重减轻。6 mg/kg的BRL37344具有毒性。这些发现为β3-AR药理学靶向作为高氧损害发育引起的疾病(典型的早产儿疾病)的治疗选择铺平了道路。

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
高氧暴露如何影响新生大鼠近端结肠的发育,β3-AR激动剂BRL37344能否预防这些改变?
核心机制
高氧可能通过下调β3-AR表达(因其氧依赖性调节机制)来影响结肠发育和肌间神经丛化学编码;BRL37344激动β3-AR可保护神经化学表型和粘蛋白产生。
主要证据
新生大鼠高氧暴露导致β3-AR+细胞减少、结肠长度缩短、粘蛋白降低、ChAT+和SP增加以及nNOS+减少,而BRL37344(3 mg/kg)治疗可显著逆转这些改变。
研究意义
β3-AR激动可能成为预防早产儿高氧相关结肠疾病(如坏死性小肠结肠炎)的新治疗策略,并可能促进早产相关疾病的器官成熟。

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

高氧暴露和药物处理

建立新生大鼠高氧诱导结肠损伤模型,并评估不同剂量BRL37344的作用。

Sprague-Dawley乳鼠出生后立即分组,常氧(21% O2)或高氧(85% O2)环境,每天两次皮下注射BRL37344或溶剂,持续14天。

2

β3-AR表达检测

评估高氧对结肠细胞β3-AR表达的影响及BRL37344的调节作用。

通过流式细胞术分析结肠细胞悬液,排除CD45+炎症细胞后检测β3-AR+ CD45-细胞比例。

3

结肠长度测量和组织学分析

评估高氧对结肠发育和形态的影响以及BRL37344的保护作用。

测量近端结肠长度,进行H/E染色分析黏膜形态,PAS染色定量粘蛋白产生。

4

肌间神经丛神经元化学编码分析

评估高氧对肌间神经丛神经元亚群的影响及BRL37344的保护作用。

通过免疫荧光双标记(PGP9.5与ChAT或nNOS,β3-AR与ChAT或GFAP)和SP免疫染色,计数神经元并测量SP阳性面积。

5

统计分析

确定组间差异的统计显著性。

使用Kruskal-Wallis检验比较组间差异,在评估保护效果时与高氧组和常氧组比较。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证组织形态变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
BRL37344Merck--
多组织解离试剂盒2Miltenyi Biotec130-110-203
抗β3-AR A594抗体Biossbs-10921R
抗CD45 [OX-1] FITC抗体GeneTexGTX43587
MACSQuant Analyzer 10流式细胞仪Miltenyi Biotec--
Flowlogic 8.7软件Miltenyi Biotec--
PAS反应----
蔡司Axioskop显微镜Zeiss--
ImageJ软件NIH--
牛血清白蛋白Applichem--
抗β3-AR抗体GeneTexGTX70685
抗ChAT抗体GeneTexGTX85450
抗GFAP抗体Abcamab4674
抗nNOS抗体GeneTexGTX133403
抗PGP 9.5抗体GeneTexGTX634797
抗SP抗体Santa Cruz BiotechAB_661439
Alexa Fluor 488二抗Jackson ImmunoResearch711-545-152
Alexa Fluor 488二抗Jackson ImmunoResearch703-545-155
Alexa Fluor 594二抗Jackson ImmunoResearch711-585-152
Alexa Fluor 594二抗Jackson ImmunoResearch805-585-180
Alexa Fluor 594二抗Jackson Immunoresearch515-585-062
含DAPI的Fluoroshield封片剂Thermo Fisher Scientific--
Leica Stellaris 5共聚焦显微镜Leica Microsystem--
徕卡Plan Apo 63X/1.43NA油浸物镜Leica Microsystem--

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
动物模型建立与药物处理
Sprague-Dawley新生大鼠,出生后立即分组,暴露于21%或85%氧气,持续14天;BRL37344皮下注射,剂量分别为1、3、6 mg/kg,每12小时一次
阅读提示:参见Materials and Methods 2.1节
β3-AR表达检测(流式)
结肠细胞悬液制备,使用Multi Tissue Dissociation Kit 2;抗体抗β3-AR A594和抗CD45 FITC稀释1:50;流式细胞仪分析
阅读提示:参见Materials and Methods 2.2节
组织学分析
固定、包埋、切片厚度5 μm;H/E染色和PAS反应;PAS阳性面积定量
阅读提示:参见Materials and Methods 2.3节
免疫荧光分析
抗原修复条件(Tris-EDTA pH9或柠檬酸钠pH6,20分钟);一抗浓度见表1;二抗浓度1:175;双标组合
阅读提示:参见Materials and Methods 2.4节及Table 1