HMG-CoA还原酶抑制剂通过抑制氧糖剥夺诱导的活化小胶质细胞减轻神经元损伤

HMG-CoA Reductase Inhibitors Attenuate Neuronal Damage by Suppressing Oxygen Glucose Deprivation-Induced Activated Microglial Cells.

作者信息Dan Lu, Lingling Shen, Hongcheng Mai, Jiankun Zang, Yanfang Liu, Chi-Kwan Tsang, Keshen Li, Anding Xu
PMID30911291
发布时间2019-02-17
DOI10.1155/2019/7675496

实验完整度

包含体内MCAO大鼠模型及体外BV2小胶质细胞与神经元共培养模型,并进行了功能验证(细胞活力、LDH、凋亡)和机制验证(NF-κB通路、LDLR、Aβ)。

主要模型

MCAO大鼠模型 BV2小胶质细胞OGD模型 原代皮层神经元与BV2共培养模型

重点核对

药物剂量:阿托伐他汀10 mg/kg/d(MCAO模型)、1 μM(体外);瑞舒伐他汀5 mg/kg/d(MCAO模型)、5 μM(体外) MCAO模型:雄性SD大鼠,左大脑中动脉电凝闭塞,术前给药3天(Methods 2.1) OGD条件:BV2细胞缺氧3小时,复灌24小时(Methods 2.3) 共培养:BV2细胞与神经元共培养5天(图1c、2.3) 检测指标:神经元死亡(LDH)、炎症因子(ELISA、Western blot)、LDLR和Aβ表达(免疫荧光)

摘要

缺血性卒中通常伴随由小胶质细胞介导的炎症反应。然而,他汀类药物直接预防缺氧后小胶质细胞炎症因子以保护周围健康神经元的作用尚不清楚。阿托伐他汀和瑞舒伐他汀具有不同的脂溶性和水溶性物理特性,是最常见的HMG-CoA还原酶抑制剂(他汀类药物),可能直接阻断缺氧后小胶质细胞的炎症因子,以防止对周围神经元的损伤。在大脑中动脉闭塞(MCAO)大鼠模型中,24小时后通过Western blotting和免疫荧光检测梗死周围区域的神经元损伤和小胶质细胞活化。神经元的减少与小胶质细胞的增加一致,阿托伐他汀和瑞舒伐他汀均可逆转此现象。在体外共培养系统中研究了他汀类药物阻断缺氧后小胶质细胞分泌和减少对周围正常神经元继发性损伤的作用。BV2小胶质细胞在氧糖剥夺(OGD)条件下培养3小时,然后在Transwell板上层与培养于下层的原代神经元共培养,再灌注24小时。通过ELISA和Western blotting检测,OGD诱导的BV2小胶质细胞中由核因子-κB(NF-κB)信号通路激活的炎症细胞因子(包括肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和环氧合酶-2(COX2))促进了抗炎细胞因子IL-10释放的减少和共培养系统中神经元的凋亡。然而,阿托伐他汀或瑞舒伐他汀预处理显著减少了神经元死亡、突触损伤和β-淀粉样蛋白(Aβ)积累,这可能与BV2小胶质细胞中低密度脂蛋白受体(LDLRs)的增加有关。我们得出结论:缺血后损伤释放的促炎介质可能对周围正常神经元造成损伤,而HMG-CoA还原酶抑制剂通过阻断NF-κB信号通路使小胶质细胞失活,从而防止神经元凋亡和突触损伤。

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
他汀类药物(阿托伐他汀和瑞舒伐他汀)是否通过抑制缺氧后小胶质细胞分泌的炎症因子来保护周围正常神经元?
核心机制
HMG-CoA还原酶抑制剂通过阻断小胶质细胞中的pIκBα/pNF-κB信号通路,降低促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、COX2)的分泌,并上调抗炎细胞因子IL-10,同时上调LDLR表达,减少Aβ积累,从而抑制神经元凋亡和突触损伤。
主要证据
MCAO大鼠模型中,他汀预处理减少了小胶质细胞(Iba-1)并逆转了神经元(NeuN)减少;体外共培养系统中,他汀预处理降低了OGD诱导的BV2细胞炎症因子释放和神经元损伤(LDH、凋亡及突触蛋白降低)。
研究意义
该研究为阐明他汀类药物通过抗神经炎症保护神经元的机制提供了新见解,可能为缺血性卒中的治疗提供新的靶点。

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

体内MCAO模型验证他汀的神经保护作用

验证HMG-CoA还原酶抑制剂在脑缺血动物模型中是否减少小胶质细胞活化并保护神经元。

对SD大鼠进行MCAO手术,术前三天给予阿托伐他汀或瑞舒伐他汀,24小时后通过TTC染色、Western blotting和免疫荧光检测梗死面积、Iba-1和NeuN表达。

2

体外OGD模型评估他汀对小胶质细胞活性的影响

确定他汀类药物对OGD条件下小胶质细胞活力的影响及有效浓度。

BV2细胞在OGD条件下培养3小时,并用不同浓度的他汀预处理,通过MTT法检测细胞活力。

3

共培养系统验证他汀对神经元损伤的保护作用

验证他汀预处理能否通过抑制小胶质细胞分泌来减轻对共培养神经元的损伤。

将OGD后的BV2细胞置于Transwell上层,与下层原代神经元共培养,检测神经元LDH释放和IL-10水平。

4

机制研究:NF-κB通路和炎症因子

探讨他汀是否通过抑制NF-κB通路减少促炎细胞因子分泌。

通过Western blotting检测OGD诱导的BV2细胞中pNF-κB、pIκBα、TNF-α、IL-1β、COX2表达,并观察他汀处理的影响。

5

LDLR和Aβ积累的检测

探究他汀是否通过上调LDLR减少Aβ积累,从而保护神经元。

通过免疫荧光检测BV2细胞中LDLR表达和神经元中Aβ积累,比较OGD组与他汀处理组的差异。

6

神经元凋亡和突触损伤评估

评估他汀对神经元凋亡和突触蛋白表达的影响。

通过Western blotting检测神经元中PSD95、GAP43(突触标志物)和cleaved-caspase 3(凋亡标志物)的表达。

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
水合氯醛BBI Life Sciences--
瑞舒伐他汀Sigma--
阿托伐他汀Sigma--
TTC染色剂BBI Life Sciences--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Biological Industries--
DMEM/F12培养基Gibco--
Neurobasal培养基Gibco--
B27添加剂Gibco--
Transwell板Corning--
厌氧产气袋Mitsubishi Gas Chemical--
MTT试剂Sigma--
小鼠IL-10 ELISA试剂盒Elabscience--
Iba-1抗体Santa Cruz Biotechnology--
NeuN抗体Abcam--
LDLR抗体Abcam--
MAP2抗体Abcam--
Aβ抗体Abcam--
DAPI染色液Thermo Fisher--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
SDS-PAGE凝胶电泳Beyotime--
硝酸纤维素膜GE Healthcare Life Sciences--
HIF1-α抗体Cell Signaling Technology--
Arg1抗体Cell Signaling Technology--
TNF-α抗体Wanleibio--
IL-1β抗体Wanleibio--
COX2抗体Cell Signaling Technology--
pNF-κB抗体Cell Signaling Technology--
pIκBα抗体Cell Signaling Technology--
PSD95抗体Cell Signaling Technology--
GAP43抗体Wanleibio--
cleaved-caspase 3抗体Cell Signaling Technology--
β-actin抗体Cell Signaling Technology--
化学发光检测试剂盒Wanleibio--
LDH活性检测试剂盒Wanleibio--
共聚焦显微镜Leica--
相机Leica--
酶标仪Thermo--
GraphPad PrismGraphPad Software--
SPSSIBM--
Image-Pro PlusMedia Cybernetics--

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
MCAO模型
大鼠品系、性别、体重;MCAO手术方法(电凝);给药剂量和途径(阿托伐他汀10 mg/kg/d腹腔注射,瑞舒伐他汀5 mg/kg/d腹腔注射,术前3天);检测时间点(术后24小时)
阅读提示:Methods 2.1和结果第3.1节
细胞培养和OGD模型
BV2细胞培养条件(DMEM+10%FBS);OGD持续时间(3小时);复灌时间(24小时);原代神经元培养条件(Neurobasal+2%B27,培养6天);共培养系统设置(BV2在上室,神经元在下室)
阅读提示:Methods 2.3
药物处理
阿托伐他汀和瑞舒伐他汀的浓度(体外:阿托伐他汀1 μM,瑞舒伐他汀5 μM)及处理时间(OGD前24小时)
阅读提示:Methods 2.4和结果第3.2节
检测方法
Western blotting检测的蛋白(HIF1-α、Iba-1、Arg1、TNF-α、IL-1β、COX2、pNF-κB、pIκBα、PSD95、GAP43、cC3、β-actin);ELISA检测IL-10;免疫荧光检测LDLR、Aβ、DAPI染色
阅读提示:Methods 2.5-2.7及相应图例
统计分析
统计方法(单因素方差分析,LSD或Tamhane's T2检验);样本量(n=3或n=5);显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Methods 2.8