黄芪甲苷IV通过促进线粒体自噬抑制NLRP3炎症小体激活,减轻小鼠放射性肾损伤

Suppression of NLRP3 inflammasome activation by astragaloside IV via promotion of mitophagy to ameliorate radiation-induced renal injury in mice.

作者信息Yanping Ding, Shuning Liu, Mengqing Zhang, Meile Su, Baoping Shao
PMID38404552
发布时间2024-01-31
DOI10.21037/tau-23-323

实验完整度

高

采用小鼠整体辐射模型,结合肾功能生化检测、HE染色、免疫组化、TUNEL、TEM、Western blot等多层次功能和组织学验证,并用CsA进行机制干预,证据层级完整。

主要模型

C57小鼠辐射致肾损伤模型 小鼠肾组织(皮质和髓质)

重点核对

辐射剂量:8 Gy 60Coγ射线 AS-IV给药方案:40 mg/kg腹腔注射1个月 CsA给药方案:腹腔注射1周 动物分组:Con、DMSO、IR、IR+CsA、IR+CsA+AS-IV、IR+AS-IV,每组20只小鼠

摘要

背景:照射(IR)通过诱导氧化应激和/或线粒体功能障碍(MD)促进炎症和凋亡。肾脏富含线粒体,线粒体自噬通过清除受损线粒体并减少氧化应激来维持正常的肾功能。然而,黄芪甲苷IV(AS-IV)是否可以通过线粒体自噬途径发挥保护作用尚不清楚。方法:我们使用苏木精和伊红(HE)染色、血液生化分析、免疫组织化学、TdT介导的dUTP缺口末端标记(TUNEL)染色、超微结构观察和Western blot分析构建了辐射损伤模型,以阐明AS-IV对IR诱导的肾损伤的抵抗机制。结果:IR诱导线粒体损伤,肌酐(SCr)、血尿素氮(BUN)和尿酸(UA)的升高,以及肾组织中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)炎症小体的激活和凋亡。AS-IV给药减弱了IR诱导的肾组织中MD和活性氧(ROS)水平;增强了肾组织中线粒体自噬相关蛋白[PTEN诱导推定激酶1(PINK1)]、parkin蛋白和微管相关蛋白1轻链3(LC3)II/I比值的水平;减少了NLRP3炎症小体激活介导的蛋白[裂解的半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1(caspase-1)、白细胞介素-1β(IL-1β)]和凋亡相关蛋白[裂解的caspase-9、裂解的caspase-3、BCL2相关X蛋白(Bax)];降低了SCr、BUN和UA水平;并减轻了肾组织的组织病理学改变。相反,线粒体自噬抑制剂环孢素A(CsA)抑制了AS-IV介导的肾组织保护作用。结论:AS-IV可以通过促进PINK1/parkin介导的线粒体自噬,强烈减少NLRP3炎症小体的激活和凋亡,从而减轻辐射诱导的肾损伤。这些发现表明AS-IV是治疗IR诱导的肾损伤的有希望的药物。

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
AS-IV是否通过调节线粒体自噬来改善辐射诱导的肾损伤及其炎症和凋亡机制。
核心机制
AS-IV通过促进PINK1/parkin介导的线粒体自噬,减少受损线粒体和ROS,抑制NLRP3炎症小体激活及凋亡,从而减轻肾损伤。
主要证据
在8 Gy 60Coγ射线照射的C57小鼠模型中,AS-IV处理降低SCr、BUN、UA水平,减轻组织病理变化,降低NLRP3、cleaved caspase-1、IL-1β及凋亡蛋白表达,同时增加PINK1、parkin、LC3II/I比值;CsA抑制线粒体自噬后逆转了这些保护作用。
研究意义
AS-IV是治疗辐射诱导的肾损伤的有前景的药物,为放射性肾损伤的防护提供了潜在策略。

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

建立辐射致肾损伤模型

评估辐射对小鼠肾功能和肾脏组织的影响。

采用8 Gy 60Coγ射线照射C57小鼠,分组包括Con、DMSO、IR等,通过血液生化检测(SCr、BUN、UA)、HE染色、免疫组化、TUNEL、TEM和Western blot等方法评估肾损伤。

2

检测辐射对线粒体功能和ROS的影响

验证辐射是否诱导肾脏线粒体损伤和ROS产生。

通过DHE染色检测ROS水平,Western blot检测胞质和线粒体中Cytc的表达。

3

观察AS-IV对线粒体自噬的影响

评估AS-IV是否促进辐射肾损伤中的线粒体自噬。

通过TEM观察线粒体自噬体,Western blot检测PINK1、parkin、LC3II/I、P62表达,免疫组化检测LC3。

4

评价AS-IV对NLRP3炎症小体和凋亡的影响

验证AS-IV是否抑制辐射诱导的炎症小体激活和细胞凋亡。

Western blot检测NLRP3、cleaved caspase-1、IL-1β、cleaved caspase-9、caspase-3、Bax、Bcl-2表达;免疫组化检测NLRP3和caspase-3;TUNEL染色评估凋亡。

5

验证AS-IV对肾功能和组织病理的改善

评估AS-IV对辐射致肾功能和结构损伤的保护作用。

检测SCr、BUN、UA水平,并用HE染色观察肾组织病理变化。

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。

验证分子表达变化
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
黄芪甲苷IVDalian Meilun Biotechnology Co., Ltd.--
环孢素AAbMole Bioscience Inc--
二甲基亚砜Solarbio--
NLRP3抗体Bioss Antibodiesbs-10021R
caspase-3抗体Bioss Antibodiesbs-20364R
LC3抗体Proteintech, Inc.14600-1-AP
生物素化山羊抗兔IgG二抗Boster BioBA1003
链霉亲和素-辣根过氧化物酶Bioss Antibodiesbs-0437P
Epon 812树脂----
醋酸铀----
柠檬酸铅----
TUNEL检测试剂盒ServicebioG1507
ROS检测试剂盒Vigorous Biotechnology Beijing Co., LtdR001
含DAPI的FluorSave封片剂Sigma Chemical Co.D9542
RIPA蛋白裂解液----
线粒体/胞浆提取试剂盒Sangon BiotechBSP051
BCA试剂盒----
Cytc抗体Bioss Antibodiesbs-0013R
cleaved caspase-1抗体Bioss Antibodiesbs-10442R
IL-1β抗体Biossbs-0812R
Bax抗体Boster BioA00183
Bcl-2抗体Boster BioBA0412
P62抗体Bioss Antibodiesbs-2951R
parkin抗体Bioss Antibodiesbs-23687R
PINK1抗体Proteintech23274-1-AP
cleaved caspase-9抗体Cell Signaling Technology20750S
COX-IV抗体Proteintech11242-1-AP
β-actin抗体Bioss Antibodiesbs-0061R
GAPDH抗体SolarbioK200057M
增强化学发光试剂盒----
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad Laboratories--
光学显微镜OlympusBX53
透射电子显微镜Hitachi, Ltd--
荧光显微镜ZeissAxio
ImageJ软件US National Institutes of Health--

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
小鼠品系(C57)、性别(雄性)、年龄(5-6周)、体重(未说明)、辐射剂量(8 Gy)、辐射源(60Co)、给药剂量和途径(AS-IV 40 mg/kg i.p., 1个月;CsA i.p., 1周)
阅读提示:Methods: Animals and treatments
肾功能评估
血样采集时间(IR后)、离心条件(2,500 cpm, 15 min, 4°C)、检测指标(SCr, BUN, UA)
阅读提示:Methods: Blood biochemical analysis
组织病理学分析
固定液(4%多聚甲醛)、切片厚度(未说明)、染色方法(HE)、观察区域(皮质、髓质)
阅读提示:Methods: HE staining
分子检测
蛋白提取方法(RIPA裂解、亚细胞分级)、抗体稀释比例(未说明)、孵育时间(一抗过夜,二抗2小时)
阅读提示:Methods: Western blot analysis
统计方法
数据表示(mean±SEM)、样本量(n=3 per blot)、显著性阈值(P<0.05)、检验方法(one-way ANOVA, t-test)
阅读提示:Methods: Statistical analysis