外源性硫化氢通过AMPK-mTOR通路促进自噬减轻NLRP3炎症小体介导的炎症

Exogenous hydrogen sulfide mitigates NLRP3 inflammasome-mediated inflammation through promoting autophagy via the AMPK-mTOR pathway.

作者信息Honggang Wang, Peiyu Zhong, Leilei Sun
PMID31315822
期刊Biol Open
发布时间2019-07-17
DOI10.1242/bio.043653

实验完整度

包括体外细胞模型(L02细胞)、功能验证(siRNA敲低NLRP3)、机制验证(AMPK抑制剂Compound C、自噬抑制剂3-MA)以及多个检测方法(western blot、ELISA、免疫荧光)

主要模型

L02人正常肝细胞 OA诱导的L02细胞炎症模型

重点核对

油酸(OA)刺激浓度:1.2 mmol/l NaHS预处理时间和浓度:0.5 h NLRP3-siRNA转染及后续OA刺激 AMPK抑制剂Compound C处理 自噬抑制剂3-MA处理

摘要

本研究的目的是探讨外源性硫化氢(H2S)是否通过AMPK-mTOR通路促进自噬减轻L02细胞中NLRP3炎症小体介导的炎症。用不同浓度的油酸(OA)刺激L02细胞,分别用MTT和western blot检测细胞活力和NLRP3及pro-caspase-1的蛋白表达,以确定本研究中合适的OA浓度。细胞分为四组:对照组细胞用RPMI-1640培养24.5 h;OA组细胞用RPMI-1640培养0.5 h,然后用1.2 mmol/l OA刺激24 h;NaHS+OA组细胞在暴露于OA 24 h前用硫氢化钠(NaHS,H2S供体)预处理0.5 h;NaHS组细胞用NaHS处理0.5 h,然后用RPMI-1640培养24 h。随后收集每组细胞,分别用western blot和ELISA检测NLRP3、pro-caspase-1、cleaved caspase-1、P62、LC3、Beclin1、T-AMPK、P-AMPK、T-mTOR、P-mTOR的蛋白表达和IL-1β的水平。外源性H2S降低了OA诱导的NLRP3、caspase-1、P62、IL-1β水平和P-mTOR/T-mTOR比值,增加了被OA抑制的LC3 II/I比值和Beclin1蛋白表达。本研究首次证明H2S可能通过AMPK-mTOR通路促进自噬来抑制OA诱导的NLRP3炎症小体介导的炎症,为进一步研究H2S的抗炎机制提供了理论依据。

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
外源性H2S是否通过AMPK-mTOR通路促进自噬来减轻OA诱导的NLRP3炎症小体介导的炎症?
核心机制
外源性H2S通过AMPK-mTOR通路促进自噬,从而抑制NLRP3炎症小体介导的炎症。
主要证据
在L02细胞中,NaHS处理降低了OA诱导的NLRP3、caspase-1、IL-1β水平,升高了LC3-II/I比值和Beclin-1表达,降低了p62表达;3-MA抑制自噬后,H2S的抗炎作用被逆转;Compound C抑制AMPK后,H2S促进自噬和抑制炎症的作用被逆转。
研究意义
为H2S的抗炎机制提供见解,并为未来设计靶向NLRP3炎症小体的新型H2S相关抗炎药物用于治疗肝炎提供理论依据。

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

确定OA诱导炎症模型的浓度

确定构建L02细胞炎症模型的最佳OA浓度

用不同浓度OA处理L02细胞,检测细胞活力和NLRP3、pro-caspase-1表达。

2

验证NLRP3介导OA诱导的炎症

验证NLRP3在OA诱导炎症中的作用

使用NLRP3-siRNA敲低NLRP3,检测炎症相关蛋白和IL-1β分泌。

3

检测外源性H2S对NLRP3炎症小体和炎症的影响

观察外源性H2S对OA诱导的NLRP3炎症小体和炎症的效应

用NaHS预处理L02细胞,再暴露于OA,检测NLRP3炎症小体相关蛋白和IL-1β。

4

检测外源性H2S对自噬的影响

观察外源性H2S对OA抑制的自噬的影响

检测自噬标志蛋白和自噬流,以及AMPK/mTOR通路蛋白表达。

5

验证自噬在H2S抑制炎症中的作用

验证H2S的抗炎作用是否依赖于自噬

使用自噬抑制剂3-MA抑制自噬,检测炎症相关蛋白和IL-1β。

6

验证AMPK/mTOR通路在H2S促进自噬和抗炎中的作用

验证AMPK/mTOR通路是否介导H2S促进自噬和抗炎

使用AMPK抑制剂Compound C抑制AMPK,检测自噬和炎症相关蛋白及IL-1β。

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
验证免疫效应
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基----
L02细胞ProcellCL-0111
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0149c
抗NLRP3抗体ProteintechAg26289
抗LC3抗体Proteintech14600-1-AP
抗AMPK抗体Proteintech10929-2-AP
抗mTOR抗体Proteintech28273-1-AP
抗cleaved caspase-1抗体Cell Signaling Technology89332
抗pro-caspase-1抗体Cell Signaling Technology24232
抗Beclin-1抗体Cell Signaling Technology3495
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology8884
MTT----
二甲基亚砜----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
增强化学发光检测系统Thermo Fisher Scientific--
GFP/RFP标记的LC3质粒----
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668027
G418Roche--
靶向NLRP3的siRNAGene Pharma--
阴性对照siRNAGene Pharma--
Lipofectamine转染试剂Life Technologies--

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
细胞培养
L02细胞培养条件:RPMI-1640、10%胎牛血清、青霉素100 U/ml、链霉素100 μg/ml、37°C、5% CO2
阅读提示:Materials and Methods: L02 cell culture
药物处理
NaHS浓度和预处理时间:文中未明确说明NaHS的浓度,仅说明预处理0.5 h
阅读提示:Materials and Methods: Cell grouping and treatment; Figure legends 3-5
炎症模型建立
OA浓度:1.2 mmol/l;刺激时间:24 h
阅读提示:Materials and Methods: Cell grouping and treatment; Results: OA induced NLRP3 inflammasome in L02 cells
基因敲低实验
siRNA转染浓度和效率:文中未明确说明siRNA的浓度,仅说明转染24 h后刺激OA 24 h
阅读提示:Materials and Methods: RNA interference and transfection; Figure 2 legend
机制验证
3-MA和Compound C的浓度及处理时间:文中未明确说明浓度,但处理时间为0.5 h
阅读提示:Materials and Methods: Cell grouping and treatment; Figure 5-7 legends