白藜芦醇通过调节SIRT1/HIF-1α通路减轻产前间歇性低氧诱导的雄性后代小鼠认知障碍

Resveratrol Alleviates the Prenatally Intermittent Hypoxia-Induced Cognitive Impairment in Male Offspring Mice Through Modulating the SIRT1/HIF-1α Pathway.

作者信息Xun He, Ziwei Cao, Xinyi Chen, Jie Hu, Jiaxuan Li, Xinhui Jia, Juncang Wu, Xuechun Liu
PMID40084394
发布时间2025-03
DOI10.1002/brb3.70413

实验完整度

高

包含动物模型(C57BL/6J小鼠产前间歇性低氧)、行为学测试(MWM)、分子检测(ELISA、Western blot、RT-qPCR)等多个层级,并进行了功能验证(认知行为)和机制验证(SIRT1/HIF-1α通路相关蛋白表达)。

主要模型

C57BL/6J小鼠产前间歇性低氧模型 雄性后代小鼠(海马组织)

重点核对

产前间歇性低氧暴露条件:妊娠第15天开始,连续7天,每天9:00-17:00,氧浓度在21%和10%之间循环,周期90秒 白藜芦醇给药方案:40 mg/kg/天,腹腔注射,从出生后第60天至第88天(连续4周) Morris水迷宫测试评估学习和记忆:学习阶段7天,每天4次训练,平台固定;记忆阶段移除平台,记录目标象限时间和距离 检测海马组织中炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)和突触可塑性蛋白(SIRT1、HIF-1α、Arc、GAP-43、PSD-95、SYP)的表达水平

摘要

目的:越来越多的证据表明,产前间歇性低氧(PIH)暴露会影响胎儿关键的脑神经发育,导致后代小鼠认知缺陷。白藜芦醇以其抗炎和抗氧化能力而闻名,有可能改善突触功能障碍,这可能有助于其对认知障碍的积极影响。然而,白藜芦醇缓解母体低氧引起的认知缺陷的确切方式仍待完全阐明,包括其具体机制。方法:使用ProOx‐100动物低氧控制系统,对怀孕的C57BL/6J小鼠在妊娠晚期连续7天进行间歇性低氧暴露。在出生后第60至88天之间给予受试者40 mg/kg剂量的白藜芦醇治疗。利用Morris水迷宫测试评估雄性后代小鼠的认知能力。采用ELISA测量成熟后代小鼠海马区内促炎细胞因子的浓度。通过蛋白质印迹和RT‐qPCR测量调节蛋白SIRT1和HIF‐1α以及突触可塑性标志物SYP、Arc、GAP‐43和PSD‐95的表达水平。结果:在经历PIH的雄性后代中,学习和记忆能力显著下降,海马区内IL‐1、IL‐6和TNF‐α水平升高。白藜芦醇给药显著改善了这些后代观察到的认知缺陷,并减轻了升高的促炎细胞因子水平。此外,PIH暴露与海马区内SIRT1、HIF‐1α、Arc、GAP‐43、PSD‐95和SYP等关键蛋白表达降低相关,这些蛋白在白藜芦醇干预后恢复正常。结论:我们的研究结果表明,白藜芦醇通过调节SIRT1/HIF‐1α信号通路,有效减轻了母体间歇性低氧诱导的学习和记忆障碍、炎症反应以及突触可塑性损伤。

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
产前间歇性低氧(PIH)暴露如何影响雄性后代小鼠的认知功能,以及白藜芦醇(RES)是否能通过调节SIRT1/HIF-1α通路减轻这些认知缺陷?
核心机制
RES通过调节SIRT1/HIF-1α信号通路,减轻海马区炎症反应(降低IL-1β、IL-6、TNF-α)并恢复突触可塑性相关蛋白(Arc、GAP-43、PSD-95、SYP)的表达,从而改善认知功能。
主要证据
在C57BL/6J小鼠产前间歇性低氧模型中,Morris水迷宫测试显示PIH组学习记忆能力下降,而RES治疗改善;ELISA显示PIH组海马促炎因子升高,RES降低;Western blot和RT-qPCR显示PIH降低SIRT1、HIF-1α、Arc、GAP-43、PSD-95、SYP表达,RES恢复这些表达。
研究意义
研究表明RES可能通过SIRT1/HIF-1α通路发挥神经保护作用,为产前低氧引起的认知障碍提供潜在的治疗策略。

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

建立产前间歇性低氧动物模型

模拟妊娠期睡眠呼吸暂停引起的胎儿低氧环境,建立后代认知障碍模型。

怀孕C57BL/6J小鼠在妊娠第15天开始,使用ProOx-100动物低氧系统,每天9:00-17:00,氧浓度在21%和10%之间循环(90秒周期),连续7天。对照组置于常氧环境。

2

白藜芦醇干预

评估白藜芦醇对产前低氧引起的认知障碍的影响。

在出生后第60天至第88天,对Control+RES和OSAHS+RES组小鼠每天腹腔注射白藜芦醇(40 mg/kg/天),持续4周。

3

Morris水迷宫行为学测试

评估小鼠空间学习和记忆能力。

在出生后第90天进行MWM测试:学习阶段7天,每天4次训练,60秒寻找平台,记录逃避潜伏期和游泳距离;记忆阶段(第7天)移除平台,记录目标象限时间和距离。

4

海马组织样本采集

获取海马组织用于后续分子检测。

MWM测试后,用2%戊巴比妥钠深度麻醉小鼠,取出海马组织,保存于-80°C。

5

ELISA检测炎症因子

测量海马组织中促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的水平。

按照试剂盒说明书操作,使用ELISA试剂盒(JYM0531Mo, JYM0218Mo, JYM0012Mo)检测海马组织中的IL-1β、IL-6和TNF-α浓度。

6

RT-qPCR检测基因表达

检测海马组织中Sirt1、HIF-1α、Arc、GAP-43、PSD-95、SYN的mRNA表达水平。

使用TRIzol提取总RNA,用PrimeScript RT试剂盒反转录为cDNA,进行qPCR(95°C变性1分钟,然后95°C 20秒,60°C 1分钟循环),用2-∆∆Ct法量化。

7

Western blot检测蛋白表达

检测海马组织中SIRT1、HIF-1α、SYP、PSD-95、GAP-43、Arc的蛋白表达水平。

海马组织在RIPA缓冲液中匀浆,离心取上清,与5×SDS-PAGE上样缓冲液混合煮沸,SDS-PAGE电泳,转PVDF膜,封闭,一抗孵育,二抗孵育,显影,用ImageJ分析条带强度。

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。

行为学测试
检测炎症因子
检测基因表达
检测蛋白表达

产品清单

实验环节名称品牌货号
ProOx-100动物低氧控制系统----
白藜芦醇----
二甲基亚砜AbsinAb9189
吐温80Abbexaabx082610
IL-1β ELISA试剂盒Wuhan Colorful Biological Technology Co. Ltd.JYM0531Mo
IL-6 ELISA试剂盒Wuhan Colorful Biological Technology Co. Ltd.JYM0218Mo
TNF-α ELISA试剂盒Wuhan Colorful Biological Technology Co. Ltd.JYM0012Mo
TRIzol试剂----
PrimeScript逆转录试剂盒TakaraRR047A
RIPA裂解缓冲液----
SYP抗体BIOSSbs-8845R
PSD-95抗体Abcamab238135
GAP-43抗体Abcamab16053
Arc抗体BIOSSbs-0385R
HIF-1α抗体Abcamab179483
SIRT1抗体Santa Cruzsc-74504
ImageJ软件----

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
小鼠品系:C57BL/6J;低氧条件:妊娠第15天起,连续7天,每天9:00-17:00,氧浓度循环21%至10%,周期90秒;对照组常氧。
阅读提示:Methods and Materials, 2.1和2.2
白藜芦醇处理
剂量:40 mg/kg/天;给药方式:腹腔注射;给药时间:出生后第60-88天(连续4周);溶剂:5% DMSO和5% Tween 80生理盐水。
阅读提示:Methods and Materials, 2.2
Morris水迷宫
测试时间:PND90;水温约22°C;平台直径10 cm,高24 cm,隐藏于水下1 cm;学习阶段7天,每天4次训练,60秒寻找;记忆阶段移除平台,记录目标象限时间和距离。
阅读提示:Methods and Materials, 2.3;Figure legends 2
组织采集
麻醉:2%戊巴比妥钠;组织:海马;保存于-80°C。
阅读提示:Methods and Materials, 2.4
ELISA检测
试剂盒:JYM0531Mo(IL-1β),JYM0218Mo(IL-6),JYM0012Mo(TNF-α);按说明书操作。
阅读提示:Methods and Materials, 2.5
RT-qPCR
使用TRIzol提取RNA;PrimeScript RT试剂盒(Takara, RR047A);qPCR循环条件:95°C变性1min,然后95°C 20s,60°C 1min;内参GAPDH;计算2-∆∆Ct。
阅读提示:Methods and Materials, 2.6;Table 1
Western blot
RIPA缓冲液裂解;离心12000 rpm 15min;5×上样缓冲液1:4混合,煮沸15min;电泳80V约1h;一抗:SYP (1:1000; bs-8845R, BIOSS),PSD-95 (1:2000; ab238135, Abcam),GAP-43 (1:5000; ab16053, Abcam),Arc (1:1000; bs-0385R, BIOSS),HIF-1α (1:1000; ab179483, Abcam),SIRT1 (1:500; sc-74504, Santa Cruz)。
阅读提示:Methods and Materials, 2.7