抑制TLR4-MyD88信号通路减轻大鼠子宫内膜异位症模型中的慢性机械性疼痛

Suppression of TLR4-MyD88 signaling pathway attenuated chronic mechanical pain in a rat model of endometriosis

作者信息Wenliang Su, Huan Cui, Danning Wu, Jiawen Yu, Lulu Ma, Xiuhua Zhang, Yuguang Huang, Chao Ma
PMID33673857
发布时间2021-03-05
DOI10.1186/s12974-020-02066-y

实验完整度

高

包含动物模型、行为学检测、Western blot、免疫荧光、药理学阻断等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

大鼠子宫内膜异位症模型(子宫角组织移植至腓肠肌) Sprague Dawley大鼠

重点核对

大鼠品系:Sprague Dawley,雌性,180-220g 子宫内膜异位症模型建立:将3×3mm子宫组织移植至右侧腓肠肌 药物处理:TLR4拮抗剂LRU(20μg/20μL)鞘内注射,MyD88抑制肽MIP(500μM/20μL)鞘内注射 行为学检测:电子压力测量仪测定机械痛阈值 关键时间点:术后3、7、14、21天

摘要

背景:Toll样受体4(TLR4)信号作为经典的固有免疫通路,其在病原体识别中的功能已被深入研究。该受体不仅存在于免疫细胞,还存在于感觉神经元和脊髓胶质细胞。近期研究揭示了神经元TLR4参与不同类型的疼痛。然而,TLR4信号在子宫内膜异位症(EM)疼痛症状中的具体作用仍不清楚。方法:通过将子宫角组织移植至腓肠肌建立大鼠子宫内膜异位症模型。采用Western blotting和/或免疫荧光染色检测高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、TLR4、髓样分化因子88接头蛋白(MyD88)和核因子κB-p65(NF-κB-p65)的表达以及星形胶质细胞和小胶质细胞的激活。鞘内给予TLR4拮抗剂(LPS-RS-Ultra,LRU)和MyD88同源二聚化抑制肽(MIP),以评估阻断TLR4信号对子宫内膜异位症相关疼痛的行为学影响。结果:在移植物部位观察到机械性痛觉过敏,同时HMGB1在植入的子宫组织、背根神经节(DRG)和脊髓背角(SDH)中上调。与假手术组相比,EM大鼠的DRG和SDH中TLR4、MyD88和磷酸化NF-κB-p65表达上调。EM大鼠SDH中星形胶质细胞和小胶质细胞的激活也被证实。鞘内给予LRU和MIP减轻了EM大鼠移植部位的机械性疼痛,同时降低了DRG中NF-κB-p65的磷酸化水平,并减少了SDH中胶质细胞的激活。结论:DRG和SDH中的HMGB1-TLR4-MyD88信号通路可能参与子宫内膜异位症相关的痛觉过敏。阻断TLR4和MyD88可能成为治疗子宫内膜异位症疼痛的潜在方法。

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
TLR4-MyD88信号通路是否参与子宫内膜异位症相关疼痛?
核心机制
HMGB1-TLR4-MyD88信号通路在DRG和SDH中激活,通过NF-κB磷酸化和胶质细胞激活参与疼痛机制。
主要证据
在EM大鼠中,DRG和SDH中HMGB1、TLR4、MyD88和磷酸化NF-κB-p65表达上调,鞘内注射LRU或MIP可减轻机械性疼痛并逆转分子变化。
研究意义
TLR4-MyD88信号通路可能作为子宫内膜异位症疼痛的潜在治疗靶点。

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

建立子宫内膜异位症大鼠模型

建立与临床病变特征一致的EM模型,并验证模型的成功性。

将大鼠右侧子宫角组织移植至右后肢腓肠肌,假手术组移植腹膜脂肪;术后观察囊肿形成、HE染色、机械痛阈值。

2

检测HMGB1在移植物、DRG和SDH中的表达

验证EM模型中HMGB1的表达和亚细胞定位变化。

采用Western blotting和免疫荧光检测HMGB1蛋白水平,分析其与感觉神经元标记物(CGRP、IB4、TRPV1)和胶质细胞标记物(GFAP、IBA1、NeuN)的共定位。

3

检测DRG中TLR4和MyD88的表达及分布

验证EM模型中TLR4和MyD88在DRG神经元中的表达变化。

通过Western blotting检测TLR4和MyD88的蛋白水平,免疫荧光检测其细胞类型定位和在不同直径神经元中的分布。

4

检测NF-κB磷酸化及胶质细胞激活

验证TLR4-MyD88下游信号通路是否被激活。

Western blotting检测DRG中磷酸化NF-κB-p65的水平,免疫荧光检测SDH中GFAP和IBA1的表达。

5

药理学阻断TLR4和MyD88

验证抑制TLR4-MyD88信号通路对EM疼痛行为的影响。

鞘内注射LRU(TLR4拮抗剂)或MIP(MyD88抑制肽),检测机械痛阈值变化及分子下游改变。

6

验证阻断后的分子变化

验证药物干预是否影响NF-κB磷酸化和胶质细胞激活。

Western blotting检测DRG中pNF-κB-p65水平,免疫荧光检测SDH中GFAP和IBA1表达。

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
LPS-RS-Ultra (LRU)InvivoGen--
MyD88同源二聚化抑制肽 (MIP)Novus Biologicals--
对照肽Novus Biologicals--
便携式数字测力计WagnerFDX
T-PER组织蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific--
蛋白磷酸酶抑制剂Solarbio--
磷酸酶抑制剂混合物CWbio--
PVDF膜Thermo Fisher Scientific--
牛血清白蛋白BiossA8020
High-sig ECL Western印迹底物Tanon--
Tanon 5800发光成像工作站Tanon Science & Technology Co., Ltd.--
HMGB1抗体Cell Signaling Technology6893
MyD88抗体Abcamab2064
TLR4抗体Invitrogen48-2300
pNF-κB-p65抗体Cell Signaling Technology13346
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
抗兔IgG HRPZSGB-BIOZDR-5306
抗鼠IgG HRPZSGB-BIOZDR-5307
OCT包埋剂Tissue-Tek--
冰冻切片机LeicaLeica
Triton X-100----
驴血清----
含DAPI封片剂ZSJB-Bio--
激光共聚焦显微镜成像系统OlympusFV1000
HMGB1抗体Cell Signaling Technology6893
MyD88抗体Abcamab2064
TLR4抗体Invitrogen48-2300
TRPV1抗体Abcamab10295
PGP9.5抗体Abcamab10410
pNF-κB-p65抗体Abcamab86299
GFAP抗体Abcamab4674
CGRP抗体Abcamab36001
IBA1抗体Abcamab5076
NeuN抗体Abcamab104224
抗兔IgG Alexa Fluor 488Jackson ImmunoResearch711-545-152
抗豚鼠IgG Alexa Fluor 594Jackson ImmunoResearch706-585-148
异凝集素GS-IB4 Alexa Fluor 594偶联物InvitrogenI21413
抗山羊IgG Alexa Fluor 488Abcamab150129
抗山羊IgG Alexa Fluor 594Jackson ImmunoResearch705-585-147
GraphPad PrismGraphPad Software7.0

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
建立子宫内膜异位症模型
SD雌性大鼠(180-220g)
阅读提示:Methods: Animals
建立子宫内膜异位症模型
移植组织大小:3×3mm全层子宫组织
阅读提示:Methods: The rat endometriosis model
药物干预
LRU剂量:20μg/20μL;MIP剂量:500μM/20μL
阅读提示:Methods: Drug delivery
行为学检测
机械痛阈值测定方法:电子压力测量仪,探头直径7mm
阅读提示:Methods: Behavioral assay
Western blot
蛋白提取试剂:T-PER;凝胶电泳和转膜条件
阅读提示:Methods: Western blot assay
免疫荧光染色
切片厚度15μm;一抗孵育过夜4°C;二抗室温1h
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining