AMPK激活通过抑制肥胖小鼠模型中胰腺腺泡细胞坏死性凋亡改善急性重症胰腺炎

Activation of AMPK ameliorates acute severe pancreatitis by suppressing pancreatic acinar cell necroptosis in obese mice models.

作者信息Kunlei Wang, Anbang Zhao, Dilinigeer Tayier, Kai Tan, Wenjing Song, Qian Cheng, Xinyin Li, Zhinan Chen, Qifeng Wei, Yufeng Yuan, Zhiyong Yang
PMID37777514
发布时间2023-09-30
DOI10.1038/s41420-023-01655-z

实验完整度

包含体内动物模型(ob/ob、DIO小鼠)和体外细胞模型(AR42J细胞),并进行功能验证(死亡率、组织学、细胞死亡检测)和机制验证(Western blot、Co-IP、siRNA敲低、蛋白稳定性实验)。

主要模型

ob/ob小鼠(肥胖模型) DIO小鼠(饮食诱导肥胖模型) C57BL/6小鼠(瘦型对照) AR42J大鼠胰腺腺泡细胞系

重点核对

雨蛙素(CER)腹腔注射剂量100 µg/kg,每小时一次共10次 AICAR给药剂量100 mg/kg,腹腔注射 Compound C(CC)给药剂量20 mg/kg,腹腔注射 AR42J细胞处理浓度:CER 1 μM,AICAR 1 mM,CC 10 μM 动物实验样本量:死亡率n=10,组织学n=5

摘要

患有急性胰腺炎(AP)的肥胖者发展成重症急性胰腺炎(SAP)的风险增加,这延长了住院时间并增加了死亡率。因此,阐明肥胖个体发生SAP的机制将提供可能的治疗靶点线索。肥胖或瘦型AP患者早期事件的差异尚未有确切的报道。我们选用C57BL/6小鼠作为瘦型小鼠模型,ob/ob小鼠或饮食诱导的肥胖(DIO)小鼠作为肥胖小鼠模型,然后通过注射雨蛙素诱导小鼠实验性AP。与同龄瘦型C57BL/6小鼠相比,肥胖小鼠胰腺中p-AMPK表达受到抑制,在AP小鼠模型中进一步降低。使用AMPK直接激动剂AICAR治疗肥胖AP小鼠,可防止胰腺损伤和细胞死亡,抑制血清中胰腺酶水平,减少腹腔脂肪皂化区域,防止其他器官损伤并降低小鼠死亡率。进一步实验表明,AICAR激活p-AMPK以稳定pro-caspase-8。Pro-caspase-8增强RIPK3降解,抑制胰腺腺泡细胞坏死性凋亡,并下调胰腺酶的释放。因此,AICAR激活AMPK可减轻胰腺腺泡细胞坏死性凋亡,并将肥胖小鼠的SAP转化为轻度急性胰腺炎。

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
肥胖个体中急性胰腺炎发展为重症急性胰腺炎的机制是什么?AMPK激活是否能够改善肥胖相关重症急性胰腺炎?
核心机制
AMPK激活通过稳定pro-caspase-8,增强RIPK3降解,从而抑制胰腺腺泡细胞坏死性凋亡,减轻胰腺损伤和全身炎症反应。
主要证据
在ob/ob和DIO小鼠模型中,AICAR激活AMPK降低了死亡率、胰腺坏死、血清淀粉酶和脂肪酶水平,减少脂肪皂化和器官损伤;在AR42J细胞中,AICAR减少坏死性凋亡,而AMPK抑制剂CC加重坏死,siRNA敲低Casp8后AICAR的保护作用消失。
研究意义
该研究为肥胖相关重症急性胰腺炎提供了潜在的治疗靶点,即通过激活AMPK抑制坏死性凋亡,为未来临床治疗提供思路。

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

建立肥胖和瘦型小鼠AP模型

比较肥胖与瘦型小鼠在雨蛙素诱导的急性胰腺炎中的严重程度差异。

使用ob/ob、DIO和C57BL/6小鼠,通过腹腔注射雨蛙素(100 µg/kg,每小时一次,共10次)诱导AP。

2

评估AMPK激活对体内AP的影响

验证AMPK激动剂AICAR是否能减轻肥胖小鼠AP的严重程度并提高存活率。

在雨蛙素诱导AP前1小时,给予AICAR(100 mg/kg)或CC(20 mg/kg)或生理盐水,然后评估死亡率、胰腺组织学、血清淀粉酶/脂肪酶水平、脂肪皂化、肺和肾损伤。

3

体外实验验证AMPK对腺泡细胞坏死性凋亡的调节

确定AMPK激活或抑制对胰腺腺泡细胞死亡方式的影响。

使用AR42J细胞,分为对照组、CER组、CER+AICAR组和CER+CC组,检测TUNEL、Annexin V/PI、Hoechst/PI、LDH释放及淀粉酶/脂肪酶活性。

4

机制研究:AMPK通过Casp8抑制坏死性凋亡

探究AMPK激活如何调节坏死性凋亡通路蛋白。

通过Western blot检测p-AMPK、pro-Casp8、RIPK1/3、p-MLKL等表达,并通过Co-IP验证p-AMPK与Casp8的直接结合,通过siRNA敲低Casp8观察AICAR的保护作用是否消失。

5

验证p-AMPK增强pro-Casp8稳定性

确定p-AMPK是否通过抑制pro-Casp8降解来上调其水平。

使用放线菌酮(CHX)追踪pro-Casp8降解,并用蛋白酶体抑制剂MG132处理,观察pro-Casp8水平。

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
AR42J细胞ProcellCL-0025
Ham's F-12K培养基Procell--
胎牛血清Gibco10099-141
雨蛙素Yuanye Biotechnology17650-98-5
AICARMedChemExpressHY-13417
Compound CMedChemExpressHY-13418
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
抗切割Caspase-8抗体Cell Signaling Technology9429
抗Caspase-8抗体Cell Signaling Technology4790
抗Caspase-8抗体Proteintech13423-1-AP
抗Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
抗p-AMPKα抗体Cell Signaling Technology2535
抗RIPK1抗体Cell Signaling Technology3493
抗RIPK3抗体Cell Signaling Technology15828
抗p-RIPK1抗体Cell Signaling Technology38662
抗p-RIPK3抗体Abcamab222320
抗p-MLKL抗体Cell Signaling Technology37333
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
山羊抗兔IgG(H+L)ProteintechSA00001-2
ECL检测系统TANON--
TUNEL试剂盒ServicebioG1504
TUNEL试剂盒Roche11684817910
Hoechst 33342/PI试剂盒BestBioBB-4131
淀粉酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
脂肪酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
游离脂肪酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
LDH检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
IL-6 ELISA试剂盒Multi ScienceEK206
淀粉酶活性试剂盒Sigma-AldrichMAK009
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒Multisciences70-AP101-100
Cytoflex流式细胞仪Beckman--
EASYspinPlus总RNA提取试剂盒Aidlab BiotechnologiesRN2802
HiScript II Q RT SuperMix逆转录试剂盒Vazyme BiotechR223-01
ChamQ Universal SYBR qPCR预混液Vazyme BiotechQ711
GenMute siRNA转染试剂SignaGenSL100568
蛋白酶抑制剂混合物MeilunbioMB2678-1
磁珠蛋白A/GMedChemExpressHY-K0202
正常兔IgGProteintechSA00001-2
MG132MedChemExpressHY-13259

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、性别、年龄、饲养环境;雨蛙素给药剂量、频率、给药途径;肥胖诱导饮食成分及喂养时间
阅读提示:Methods: Animal studies
药物处理
AICAR和CC的给药剂量、给药时间及途径
阅读提示:Methods: Animal studies
细胞实验
AR42J细胞培养条件、CER/AICAR/CC浓度及处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture
坏死性凋亡检测
检测方法(TUNEL、Annexin V/PI、Hoechst/PI)、定量方式及统计分析细节
阅读提示:Methods: Evaluation of necrotic and apoptotic cell death
分子机制验证
siRNA序列、转染条件;Co-IP实验条件;CHX和MG132浓度及处理时间
阅读提示:Methods: siRNA, Co-IP, Western Blot