雷美替胺通过减少线粒体裂变和融合及炎症减轻肾缺血再灌注损伤

Ramelteon attenuates renal ischemia and reperfusion injury through reducing mitochondrial fission and fusion and inflammation.

作者信息Ping Chen, Wei Liu, Yong Wei
PMID38196697
发布时间2023-12-31
DOI10.21037/tau-23-543

实验完整度

高

包含体内小鼠IRI模型和体外HK-2细胞H/R模型,并进行了功能验证(凋亡、氧化应激、线粒体功能)和机制验证(TLR4/MyD88/NF-κB通路及TLR4激动剂干预)。

主要模型

C57BL/6小鼠肾缺血再灌注(IRI)模型 HK-2人肾皮质近端小管上皮细胞缺氧/复氧(H/R)模型

重点核对

小鼠分组及给药:Sham、IRI、IRI+雷美替胺0.3、1、3 mg/kg,术前腹腔注射7天 IRI手术方案:双侧肾动脉夹闭30分钟,再灌注24小时 HK-2细胞分组及处理:对照、H/R、H/R+雷美替胺10、30、60 nM,预防性给药后H/R(缺氧24小时,复氧12小时) TLR4激动剂CRX-527(100 ng/mL)用于验证通路介导作用

摘要

背景:肾缺血再灌注损伤(IRI)是急性肾损伤(AKI)的常见原因。本研究探讨了雷美替胺对IRI诱导的AKI的作用及机制。方法:将小鼠随机分为五组:Sham、IRI、IRI+雷美替胺(0.3 mg/kg)、IRI+雷美替胺(1 mg/kg)和IRI+雷美替胺(3 mg/kg)。在IRI前,小鼠腹腔注射雷美替胺7天。通过双侧肾动脉夹闭30分钟,然后松开夹子进行血液再灌注来完成IRI。将HK-2细胞随机分为五组:对照、缺氧/复氧(H/R)、H/R+雷美替胺(10 nM)、H/R+雷美替胺(30 nM)和H/R+雷美替胺(60 nM)。HK-2细胞预防性使用雷美替胺处理,然后暴露于H/R。结果:雷美替胺减轻了肾损伤,抑制了细胞凋亡,减少了活性氧(ROS)的产生,并抑制了白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素1β(IL-1β)的水平。雷美替胺降低了凋亡相关蛋白Bax和TLR4相关蛋白(TLR4、MyD88、p-IκBα和p-p65 NF-κB),增强了凋亡相关蛋白Bcl-2。此外,雷美替胺增加了H/R细胞中的线粒体膜电位。在H/R诱导的细胞中,线粒体相关蛋白(Drp1、Fis1和Mff)减少,而Mfn1和Mfn2增加。结论:雷美替胺通过参与凋亡、线粒体损伤和炎症减轻IRI和H/R诱导的肾损伤。

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
雷美替胺对肾缺血再灌注损伤(IRI)诱导的急性肾损伤是否具有保护作用及其潜在机制。
核心机制
雷美替胺通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路减轻炎症反应,并通过调节线粒体裂变(Drp1、Fis1、Mff)和融合(Mfn1、Mfn2)减轻线粒体损伤,从而抑制细胞凋亡和氧化应激。
主要证据
在体内小鼠IRI模型中,雷美替胺降低血清肌酐、BUN、KIM-1水平,减轻肾小管损伤,减少凋亡和氧化应激,并抑制炎症因子和TLR4通路蛋白;在体外HK-2细胞H/R模型中,雷美替胺减少细胞凋亡、ROS产生,恢复线粒体膜电位和ATP水平,抑制细胞色素c释放,并调节线粒体动力学蛋白表达;此外,TLR4激动剂CRX-527可逆转雷美替胺对炎症因子表达的抑制作用。
研究意义
研究表明雷美替胺可能是预防急性肾损伤的候选药物。

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

建立体内肾IRI小鼠模型及药物干预

评估雷美替胺对IRI诱导的肾损伤的保护作用。

将25只雄性C57BL/6小鼠随机分为5组,术前7天腹腔注射不同剂量雷美替胺(0.3、1、3 mg/kg)或溶剂,双侧肾动脉夹闭30分钟后恢复灌注,24小时后收集肾组织和血清。

2

评估肾损伤程度

确定雷美替胺对IRI所致肾结构和功能损伤的影响。

通过H&E和PAS染色观察肾组织病理学变化,并测定血清肌酐、BUN和KIM-1水平。

3

评估肾组织凋亡和氧化应激

研究雷美替胺对IRI诱导的凋亡和氧化应激的影响。

通过Western blot检测凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2表达,并测定肾组织中抗氧化酶SOD、CAT和GSH的水平。

4

评估肾组织炎症反应

研究雷美替胺对IRI诱导的炎症反应的影响。

通过ELISA检测血清中IL-6、TNF-α、IL-1β水平,并通过Western blot检测TLR4/MyD88/NF-κB信号通路蛋白表达。

5

建立体外H/R细胞模型及药物干预

评估雷美替胺对H/R诱导的HK-2细胞损伤的保护作用。

将HK-2细胞分为对照组和H/R组,H/R组用不同浓度雷美替胺预处理后,在低氧条件下培养24小时,再在正常条件下复氧12小时。

6

检测细胞凋亡、ROS、线粒体功能

研究雷美替胺对H/R诱导的细胞凋亡、氧化应激和线粒体损伤的影响。

采用流式细胞术检测细胞凋亡、ROS水平和线粒体膜电位,并检测ATP含量,免疫荧光检测细胞色素c释放,Western blot检测线粒体裂变/融合蛋白表达。

7

验证炎症通路机制

验证雷美替胺抑制炎症反应是否通过TLR4/MyD88/NF-κB通路。

在HK-2细胞中检测炎症因子mRNA表达及通路蛋白水平,并使用TLR4激动剂CRX-527处理细胞,观察雷美替胺的抗炎作用是否被逆转。

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
雷美替胺MCEHY-A0014
羧甲基纤维素----
手术夹Roboz Surgical Instrument CompanyRS-5459
MEM非必需氨基酸培养基ProcellPM150410
胎牛血清Gibco12483020
青霉素-链霉素SolarbioP1400
CRX-527InvivoGenTLRL-CRX527
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC011-2-1
尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
KIM-1 ELISA试剂盒Abcamab213477
显微镜Olympus--
IL-6 ELISA试剂盒BeyotimePI326
TNF-α ELISA试剂盒SolarbioSEKM-0034
IL-1β ELISA试剂盒SolarbioSEKM-0002
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1-2
CAT检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA007-2-1
GSH检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-1-1
ATP检测试剂盒SolarbioBC0305
凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062S
Annexin V-FITC----
碘化丙啶----
流式细胞仪BD Biosciences--
线粒体膜电位检测试剂盒BeyotimeC2006
JC-1染料----
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
DCFH-DA荧光探针----
抗细胞色素C抗体Abcamab133504
二抗ProteintechSA00013-2
DAPI----
显微镜(BX51)OlympusBX51
RIPA裂解液Solarbio--
PVDF膜----
抗Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
抗Bcl-2抗体Proteintech26593-1-AP
抗TLR4抗体Proteintech66350-1-Ig
抗MyD88抗体Cell Signaling Technology4283
抗p-IκBα抗体Abcamab133462
抗IκBα抗体Abcamab32518
抗p-p65 NF-κB抗体Cell Signaling Technology3033
抗p65 NF-κB抗体Cell Signaling Technology8242
抗Drp1抗体Cell Signaling Technology8570
抗Fis1抗体Proteintech10956-1-AP
抗Mff抗体Proteintech17090-1-AP
抗Mfn1抗体Proteintech13798-1-AP
抗Mfn2抗体Proteintech12186-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
二抗ProteintechSA00001-2
ECL化学发光试剂----
RNA提取试剂VazymeR401-01
HiScript II Q Select RT SuperMix逆转录试剂VazymeR223-01
ChamQ SYBR qPCR Master MixVazymeQ311-02
GraphPad Prism 8GraphPad Software--

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IRI模型
小鼠品系、性别、年龄、体重、分组、给药剂量和途径、手术夹闭时间、再灌注时间
阅读提示:Methods: Animal model of IRI
细胞培养与H/R处理
细胞系、培养基、血清浓度、雷美替胺浓度、缺氧时间、复氧时间
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment
肾损伤评估
血清Cr、BUN、KIM-1检测方法和试剂盒、病理染色方法、切片厚度、评分标准
阅读提示:Methods: Assessment of kidney injury
炎症因子与通路检测
ELISA试剂盒、Western blot抗体及稀释比、TLR4激动剂浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Enzyme-linked immunosorbent assay, Western blotting; Results: Ramelteon abated the IRI-induced renal inflammatory response
细胞凋亡、ROS和线粒体检测
凋亡检测试剂盒、ROS探针浓度、JC-1染色时间、ATP试剂盒、免疫荧光抗体浓度
阅读提示:Methods: Apoptosis, Intracellular ROS, Mitochondrial membrane potential, ATP detection, Immunofluorescence staining