山奈酚通过β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化调控神经干细胞凋亡与迁移从而减轻脑梗死

Kaempferol regulates apoptosis and migration of neural stem cells to attenuate cerebral infarction by O-GlcNAcylation of β-catenin.

作者信息Song Zhang, Honglei Jiao
PMID38585626
发布时间2024-03-09
DOI10.1515/biol-2022-0829

实验完整度

包含MCAO小鼠模型和OGD/R细胞模型,通过TTC染色、神经功能评分、CCK-8、Transwell、流式、TUNEL、Western blot及分子对接等多层面验证,且有通路抑制剂回复实验。

主要模型

MCAO小鼠模型 OGD/R处理的神经干细胞

重点核对

Kae剂量:30 mg/kg尾静脉注射(动物实验) Kae处理浓度和时间:30 µM预处理1 h(细胞实验) MSAB浓度和预处理时间:10 µM预处理24 h MCAO手术:线栓法,缺血2 h后再灌注 OGD条件:无糖DMEM/F12,低氧(94% N2, 1% O2, 5% CO2)1 h,复氧24 h

摘要

缺血性卒中仍然是导致残疾和死亡的主要原因。山奈酚(Kae)是一种具有神经保护作用的黄酮类化合物。因此,本研究旨在探讨Kae对脑梗死的影响。我们建立了大脑中动脉闭塞(MCAO)小鼠模型,以研究Kae对梗死体积和神经功能的影响。建立了神经干细胞(NSCs)的氧糖剥夺(OGD)/复氧(R)模型,以研究Kae对细胞活力、迁移和凋亡的影响。通过细胞计数试剂盒-8、Transwell实验、流式细胞术和TUNEL分析评估细胞过程。使用Western blot评估分子机制。结果表明,Kae减轻了MCAO诱导的脑梗死和神经损伤。此外,Kae促进了OGD/R处理的NSCs的细胞活力和迁移,并抑制了其凋亡。此外,OGD/R抑制了总O-GlcNAc糖基化水平和β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化,从而抑制Wnt/β-连环蛋白通路,而Kae逆转了这种抑制。Wnt/β-连环蛋白通路的失活消除了Kae介导的NSCs的生物学功能。总之,Kae通过促进NSC活力、迁移和抑制凋亡来抑制脑梗死。机制上,Kae促进β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化以激活Wnt/β-连环蛋白通路。Kae可能对缺血性卒中具有减轻作用。

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
探究山奈酚对脑梗死的影响及其作用机制是否涉及Wnt/β-连环蛋白通路和β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化。
核心机制
Kae通过促进β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化来激活Wnt/β-连环蛋白通路,从而促进NSC活力、迁移并抑制凋亡。
主要证据
MCAO小鼠模型显示Kae减少梗死体积和神经功能评分;OGD/R NSCs模型显示Kae提高细胞活力、迁移并抑制凋亡;Western blot显示Kae逆转OGD/R导致的O-GlcNAc水平下降和β-连环蛋白O-GlcNAc糖基化降低,同时上调c-Myc和cyclin D1;MSAB抑制Wnt通路可逆转Kae的作用。
研究意义
为Kae作为缺血性卒中治疗的有效药物提供了理论基础。

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MCAO小鼠模型并评估Kae的体内保护作用

研究Kae对脑梗死体积和神经功能的影响。

C57BL/6小鼠分为sham、MCAO、MCAO+Kae组,MCAO手术采用线栓法,MCAO+Kae组在术后2 h尾静脉注射30 mg/kg Kae,24 h后评估神经功能和梗死体积(TTC染色)。

2

建立OGD/R NSCs模型并检测Kae对细胞功能的影响

研究Kae对OGD/R诱导的NSC损伤(活力、迁移、凋亡)的影响。

从胎鼠皮层分离NSCs,培养至第三代,进行OGD/R处理,并在OGD/R前用Kae预处理,检测细胞活力(CCK-8)、迁移(Transwell)和凋亡(流式、TUNEL)。

3

探究Kae对O-GlcNAc糖基化和Wnt/β-连环蛋白通路的影响

研究Kae是否通过调节β-连环蛋白的O-GlcNAc糖基化影响Wnt/β-连环蛋白通路。

通过分子对接预测Kae与OGT的结合,Western blot检测总O-GlcNAc、OGT、OGA、β-连环蛋白及其磷酸化下游靶点(c-Myc、cyclin D1)的蛋白水平,并预测β-连环蛋白的O-GlcNAc位点。

4

验证Wnt/β-连环蛋白通路在Kae功能中的必要性

确认Kae的神经保护作用依赖于Wnt/β-连环蛋白通路的激活。

使用Wnt通路抑制剂MSAB预处理NSCs,检测Kae对细胞活力、迁移和凋亡的影响是否被逆转。

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
TTCSigma-Aldrich--
MSABSigma-Aldrich--
D-hanks溶液Sigma-Aldrich--
胰蛋白酶Sigma-Aldrich--
结晶紫Sigma-Aldrich--
DAPISigma-Aldrich--
DMEM/F12培养基Gibco--
B27添加剂Gibco--
表皮生长因子Gibco--
碱性成纤维细胞生长因子Gibco--
无糖DMEM/F12培养基Procell--
细胞计数试剂盒-8MedChemExpress--
Annexin V PE/7-AAD凋亡检测试剂盒Vazyme--
TUNEL BrightGreen凋亡检测试剂盒Vazyme--
BCA蛋白定量试剂盒Vazyme--
ECL检测试剂盒Vazyme--
蛋白A/G琼脂糖珠Thermo Fisher Scientific--
抗O-GlcNAc抗体InvitrogenMA1-072
抗OGT抗体InvitrogenPA5-22071
抗OGA抗体InvitrogenPA5-119277
抗β-连环蛋白抗体Cell Signaling Technology#9582
抗c-myc抗体Cell Signaling Technology#9402
抗细胞周期蛋白D1抗体Cell Signaling Technology#2922
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgGCell Signaling Technology#7076
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgGCell Signaling Technology#7074
24孔Transwell小室(8 µm孔径)Corning--
光学显微镜Olympus--
荧光显微镜Olympus--
流式细胞仪Thermo Fisher Scientific--
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
激光多普勒血流仪Perimed--
AutoDockTools-1.5.6----

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
动物实验
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、年龄(8-10周)、体重、分组(sham/MCAO/MCAO+Kae)、每组样本量(5只)、Kae剂量(30 mg/kg)及给药方式(尾静脉注射)、给药时间(术后2h)、MCAO手术细节(线栓型号、缺血时间2h)、再灌注时间(24h后处死)
阅读提示:Materials and methods: Animal experiment design, MCAO model establishment
细胞培养与OGD/R模型
NSC来源(胎鼠E14)、培养条件(DMEM/F12、2% B27、EGF 20 ng/mL、bFGF 20 ng/mL)、传代代数(第3代)、OGD条件(无糖DMEM/F12、低氧1h)、复氧条件(正常培养基、24h)
阅读提示:Materials and methods: Isolation and culture of NSCs, OGD/R cell model establishment
细胞处理
Kae浓度(30 µM)及处理时间(1h)、MSAB浓度(10 µM)及预处理时间(24h)
阅读提示:Materials and methods: Cell treatment
功能检测
CCK-8孵育时间(4h)、Transwell迁移时间(24h)、流式细胞术上样细胞数(5×105)及染色时间(10min)、TUNEL固定及透化条件、DAPI染色时间(5min)
阅读提示:Materials and methods: CCK-8, Transwell assay, Flow cytometry, TUNEL assay
分子机制验证
Western blot抗体稀释比例(1:1000)、二抗稀释比(1:3000)、免疫沉淀条件(4℃过夜)、分子对接软件版本(AutodockTools-1.5.6)及蛋白结构ID(Kae: 5280863, OGT: 5NPS)
阅读提示:Materials and methods: Western blot, Immunoprecipitation, Molecular docking
统计分析
数据表示方式(mean ± SD)、统计方法(Student's t-test、one-way ANOVA)、显著性阈值(P<0.05)
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis