Vav1通过上调小胶质细胞和NLRP3炎症小体激活促进脑缺血/再灌注损伤中的炎症和神经元凋亡

Vav1 promotes inflammation and neuronal apoptosis in cerebral ischemia/reperfusion injury by upregulating microglial and NLRP3 inflammasome activation.

作者信息Jing Qiu, Jun Guo, Liang Liu, Xin Liu, Xianhui Sun, Huisheng Chen
PMID37282474
发布时间2023-11
DOI10.4103/1673-5374.371368

实验完整度

包含体内大鼠MCAO/R模型和体外BV-2细胞OGD/R模型,并有siRNA敲低功能验证及机制验证。

主要模型

大脑中动脉闭塞/再灌注(MCAO/R)大鼠模型 BV-2小胶质细胞氧-葡萄糖剥夺/复氧(OGD/R)模型 GEO数据库GSE163614数据集

重点核对

大鼠品系、性别、年龄和体重:雄性Sprague-Dawley大鼠,8-10周龄,260-300 g siVav1及siNC给药方式:术前24小时脑室内注射,剂量75 pmol/well(细胞实验) MCAO手术细节:线栓法阻塞右侧大脑中动脉1.5小时后拔栓再灌注 OGD/R条件:无糖DMEM、5% CO2/94% N2/1% O2培养3小时,再常规培养21小时 样本量和统计:每组n=6(部分n=10),实验重复三次,数据以均数±标准差表示

摘要

小胶质细胞是中枢神经系统的常驻巨噬细胞,是脑缺血后炎症反应的重要组成部分。Vav鸟嘌呤核苷酸交换因子1(Vav1)是一种与小胶质细胞激活相关的鸟嘌呤核苷酸交换因子。然而,Vav1如何参与脑缺血/再灌注损伤后的炎症反应仍不清楚。在本研究中,我们分别对大鼠进行大脑中动脉闭塞和再灌注,并对BV-2小胶质细胞系进行氧-葡萄糖 deprivation/复氧以模拟体内和体外的脑缺血/再灌注。我们发现,在经受大脑中动脉闭塞和再灌注的大鼠脑组织中以及经受氧-葡萄糖 deprivation/复氧的BV-2细胞中,Vav1水平均升高。沉默Vav1减少了脑梗死体积和脑含水量,抑制了缺血半暗带中的神经元丢失和凋亡,并改善了经受大脑中动脉闭塞和再灌注的大鼠的神经功能。进一步分析显示,Vav1几乎完全定位于小胶质细胞,Vav1下调抑制了缺血半暗带中小胶质细胞激活和NOD样受体pyrin 3(NLRP3)炎症小体,以及炎症因子的表达。此外,Vav1敲低降低了BV-2细胞在氧-葡萄糖 deprivation/复氧后表现出的炎症反应。综上所述,这些发现表明,沉默Vav1通过抑制小胶质细胞和NLRP3炎症小体的激活,减轻了经受脑缺血/再灌注大鼠的炎症和神经元凋亡。

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
Vav1在脑缺血/再灌注损伤中是否通过调节小胶质细胞和NLRP3炎症小体激活来影响炎症和神经元凋亡?
核心机制
Vav1上调促进小胶质细胞激活和NLRP3炎症小体活化,进而增加炎症因子(IL-1β、TNF-α、IL-18)释放,加剧神经元凋亡。
主要证据
大鼠MCAO/R模型和BV-2细胞OGD/R模型中Vav1表达升高;siRNA敲低Vav1减少脑梗死面积、脑水肿、神经元凋亡,抑制小胶质细胞和NLRP3炎症小体激活及相关炎症因子表达。
研究意义
该研究首次揭示Vav1在脑缺血/再灌注损伤中的作用,提示抑制Vav1可能作为减轻脑损伤的潜在治疗靶点,为未来药物开发提供基础。

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

生物信息学数据库分析

探索脑缺血/再灌注损伤大鼠中Vav1的表达水平。

使用GEO数据库GSE163614比较sham和脑I/R损伤大鼠的Vav1 mRNA表达。

2

体内MCAO/R模型建立及siRNA处理

建立脑缺血/再灌注损伤大鼠模型并敲低Vav1,观察其对脑损伤的影响。

对雄性SD大鼠进行大脑中动脉闭塞1.5小时后再灌注,术前24小时脑室内注射siVav1或siNC。术后24小时取材检测。

3

体外BV-2细胞OGD/R模型及siRNA处理

在细胞水平验证Vav1在OGD/R诱导的炎症反应中的作用。

对BV-2小胶质细胞进行氧-葡萄糖剥夺/复氧处理,并使用Lipofectamine 3000转染siVav1或siNC进行敲低。

4

神经损伤评估

评估Vav1敲低对大鼠脑梗死、神经功能和脑水肿的影响。

使用TTC染色测定脑梗死面积,Zea-Longa评分评估神经功能,干湿重法测脑含水量,HE染色观察组织损伤。

5

神经元凋亡检测

探讨Vav1对脑缺血/再灌注后神经元凋亡的影响。

使用Fluoro-Jade C染色检测变性神经元,NeuN/TUNEL免疫荧光双染检测神经元凋亡,Western blot检测凋亡相关蛋白表达。

6

小胶质细胞和NLRP3炎症小体激活检测

研究Vav1对小胶质细胞激活和NLRP3炎症小体活化的影响。

通过免疫荧光双染检测Vav1/Iba-1和NLRP3/Iba-1共定位,Western blot检测NLRP3、ASC、cleaved caspase-1表达,qPCR和ELISA检测炎症因子水平。

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
异氟烷Shenzhen Ruiwode Life Technology Co. Ltd.R510-22-10
Lipofectamine 3000Invitrogen3000015
杜尔贝科改良伊格尔培养基Service BiotechG4510
胎牛血清Tianhang Biotech11011-8611
无糖杜尔贝科改良伊格尔培养基ProcellPM150270
TRIpure裂解液BioTekeRP1001
Nano2000分光光度计ThermoFisher--
BeyoRT II M-MLV逆转录酶BeyotimeD7160L
SYBR Green荧光染料SolarbioSY1020
2× Taq PCR预混液SolarbioPC1150
Exicycler TM96实时荧光定量PCR仪BIONEER--
裂解液BeyotimeP0013
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0011
SDS-PAGE凝胶电泳BeyotimeP0015
PVDF膜MilliporeIPVH00010
山羊抗兔二抗ABclonalAS014
增强化学发光试剂BeyotimeP0018
Tanon Image软件Tanon Science & Technology Co5200
Vav1抗体Affinity BiosciencesAF6182
NLRP3抗体AbclonalA5652
Bcl-2抗体AbclonalA19693
ASC抗体AbclonalA16672
Bax抗体AbclonalA19684
Cleaved caspase-3抗体Affinity BiosciencesAF7022
Cleaved caspase-1抗体Affinity BiosciencesAF4005
氯化三苯基四氮唑染色液SolarbioT8170
乙醇Sinopharm Chemical Reagent10009218
伊红SangonA600190
Fluoro-Jade C试剂盒SolarbioG3263
牛血清白蛋白SangonA602440-0050
Triton X-100BeyotimeST795
DAPIAladdinD106471
抗荧光淬灭剂SolarbioS2100
Vav1抗体Proteintech16364-1-AP
Iba-1抗体Abcamab283319
FITC标记的山羊抗兔IgGAbcamab6717
Cy3标记的山羊抗小鼠IgGMolecular ProbesA-21424
细胞死亡检测试剂盒Roche12156792910
TUNEL试剂盒WanleibioWLA127a
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Multi SciencesEK201B
大鼠IL-1β ELISA试剂盒Multi SciencesEK301B
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Multi SciencesEK282
大鼠TNF-α ELISA试剂盒Multi SciencesEK382
小鼠IL-18 ELISA试剂盒Multi SciencesEK218
大鼠IL-18 ELISA试剂盒Fine TestER0030
酶标仪ELX-800BIOTEK--

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
动物品系、性别、年龄、体重、饲养条件;siRNA注射剂量、时间和部位;MCAO手术细节和缺血时间;样本量n=6(部分n=10)
阅读提示:Methods: Animals; Middle cerebral artery occlusion/reperfusion model and small interfering RNA treatment; Figure legends
细胞实验
细胞系BV-2来源和培养条件;OGD/R处理时间(3小时缺氧,21小时复氧);siRNA转染剂量(75 pmol/孔)和试剂
阅读提示:Methods: Cell culture and transfection; Figure legends
mRNA和蛋白检测
RNA提取试剂、逆转录酶、qPCR引物序列;Western blot所用抗体及稀释倍数、上样量、曝光条件
阅读提示:Methods: Quantitative polymerase chain reaction; Western blot analysis
神经损伤评估
TTC染色浓度、时间;神经功能评分标准;脑含水量测定方法;HE染色步骤
阅读提示:Methods: Triphenyltetrazolium chloride staining; Neurological deficit score; Brain water content; Hematoxylin and eosin staining
凋亡和炎症检测
FJC染色步骤;TUNEL染色和免疫荧光共染条件;ELISA试剂盒种类和稀释倍数
阅读提示:Methods: Fluoro-Jade C staining; Cell apoptosis; Enzyme-linked immunosorbent assay