花旗松素通过抑制MAPK信号通路在体外和计算机模拟分析中减轻炎症

Taxifolin attenuates inflammation via suppressing MAPK signal pathway in vitro and in silico analysis.

作者信息Xingyan Zhang, Xiaoyan Lian, Huling Li, Wenjing Zhao, Xin Li, Fujun Zhou, Yutong Zhou, Tao Cui, Yuli Wang, Changxiao Liu
PMID36405054
发布时间2022-09-01
DOI10.1016/j.chmed.2021.03.002

实验完整度

中

包含体外细胞实验(细胞活力、ROS、ELISA、qRT-PCR、Western blot)以及分子对接模拟,并涉及功能验证(MAPK抑制剂)和机制验证(磷酸化水平检测),但缺乏体内模型或患者样本等独立证据层级。

主要模型

RAW264.7巨噬细胞系(小鼠) LPS诱导的RAW264.7细胞炎症模型 MAPK蛋白晶体结构(ERK、JNK、p38α)

重点核对

细胞模型:RAW264.7细胞,培养于含10% FBS的DMEM,37°C、5% CO2 LPS处理浓度200 ng/mL,处理24小时 花旗松素浓度:20、40、80 μmol/L MAPK抑制剂:U0126(2 μmol/L,9小时)、SB203580(25 μmol/L,4小时)、SP600125(10 μmol/L,4小时) 检测指标:细胞活力(MTS)、ROS、NO、IL-1β、IL-6、iNOS、VEGF、COX-2、TNF-α及MAPK磷酸化水平

摘要

目的:花旗松素是一种天然黄酮类化合物,可从洋葱、葡萄、橙子和葡萄柚中分离得到。它也是一种药食同源物,具有非凡的抗氧化和抗炎活性。本研究旨在解释花旗松素对抗炎症反应的保护作用和潜在机制。方法:在脂多糖(LPS)诱导的RAW264.7细胞中,在不同时间点评估花旗松素处理后白细胞介素(IL)-6、IL-1β和细胞内活性氧(ROS)的水平。随后,评估诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、血管内皮生长因子(VEGF)、环氧合酶(COX)-2、肿瘤坏死因子(TNF)-α的mRNA和蛋白水平以及MAPK信号通路的磷酸化表达水平。采用计算机模拟分析来解释花旗松素与MAPK信号通路的结合情况。然后使用MAPK抑制剂来揭示RAW264.7细胞中iNOS、VEGF、COX-2和TNF-α的表达水平。结果:结果表明,花旗松素处理后,LPS诱导的细胞炎性损伤得到显著缓解。然后,iNOS、VEGF、COX-2和TNF-α的mRNA和蛋白水平降低,MAPK信号通路的磷酸化表达水平也显著下调。在计算机模拟分析中,花旗松素能与MAPK信号通路形成相对稳定的结合。MAPK抑制剂对iNOS、VEGF、COX-2和TNF-α的mRNA水平显示出增加或减少的作用,这表明花旗松素下调iNOS、VEGF、COX-2和TNF-α的表达并不完全通过MAPK通路。结论:这一发现表明,花旗松素改善了炎症反应,这部分涉及暴露于急性应激的RAW264.7细胞中MAPK信号通路的磷酸化表达水平。

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
花旗松素是否能够减轻LPS诱导的炎症反应,并探讨其潜在机制是否涉及MAPK信号通路。
核心机制
花旗松素部分通过抑制MAPK信号通路(ERK、JNK、p38)的磷酸化来下调炎症因子(iNOS、VEGF、COX-2、TNF-α)的表达,但并非完全依赖该通路。
主要证据
LPS诱导的RAW264.7细胞中,花旗松素降低炎症因子表达和MAPK磷酸化水平;分子对接显示其与MAPK蛋白形成稳定结合;MAPK抑制剂对炎症因子的影响不一致,表明花旗松素的作用部分依赖MAPK通路。
研究意义
该研究为花旗松素在炎症性疾病治疗中的潜在应用提供了理论依据,并支持其作为日常饮食中抗炎成分的合理消费。

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

评估花旗松素的细胞毒性

确定花旗松素对RAW264.7细胞活力的影响,并筛选用于后续实验的无毒浓度范围。

使用MTS法检测不同浓度花旗松素(20、40、80 μmol/L)处理24小时后的细胞活力,DMSO作为对照;同时检测LPS和花旗松素联合处理后的细胞活力。

2

检测炎症因子和ROS水平

验证花旗松素对LPS诱导的炎症因子表达和细胞内ROS产生的影响。

使用ELISA检测细胞上清中IL-1β、IL-6、VEGF、TNF-α、COX-2的浓度;使用荧光探针检测细胞内ROS;使用Griess法检测NO释放。

3

检测mRNA和蛋白表达

评估花旗松素对炎症相关基因mRNA和蛋白表达的影响。

通过qRT-PCR检测TLR4、MyD88、IL-1β、IL-6、iNOS、VEGF、COX-2、TNF-α的mRNA水平;通过Western blot检测MAPK信号通路(ERK、JNK、p38)的总蛋白和磷酸化蛋白水平。

4

分子对接分析

通过计算机模拟预测花旗松素与MAPK蛋白(ERK、JNK、p38α)的结合模式。

从PDB获取晶体结构,使用Schrödinger Maestro软件进行蛋白准备和配体准备,进行标准对接(SP),分析结合能、氢键等参数。

5

MAPK抑制剂验证

通过特异性抑制剂阻断MAPK通路,观察炎症因子表达变化,以验证花旗松素是否通过该通路发挥抗炎作用。

使用U0126、SP600125、SB203580预处理细胞,然后LPS刺激,检测iNOS、VEGF、COX-2、TNF-α的mRNA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。

验证样本或模型特征
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco Life Technologies--
胎牛血清Gibco Life Technologies--
青霉素-链霉素混合液Gibco Life Technologies--
脂多糖Solarbio Science Technology Co., Ltd.--
磷酸盐缓冲液Solarbio Science Technology Co., Ltd.--
RAW264.7细胞Procell Life Science Technology Co., Ltd.CL-0190
花旗松素----
地塞米松Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd--
U0126(ERK抑制剂)MCE--
SP600125(JNK抑制剂)MCE--
SB203580(p38抑制剂)MCE--
MTS检测试剂盒Bio Vision--
酶标仪(SpectraMax M5)----
DCFH-DA荧光探针Beyotime--
Griess试剂Beyotime--
ELISA试剂盒Westang Bio-Tech Co., Ltd--
TRIzol试剂Invitrogen--
逆转录试剂盒Roche--
SYBR Green预混液Roche--
PVDF膜----
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔二抗affinityS0002
ECL发光液Beyotime--
β-肌动蛋白抗体affinityAB_2839420
ERK抗体GeneTexGTX17942
磷酸化ERK1/2抗体GeneTexGTX24819
JNK抗体GeneTexGTX52360
磷酸化JNK抗体abcamab124956
p38抗体GeneTexGTX110720
磷酸化p38抗体GeneTexGTX133460
FluorChem R成像系统ProteinSimple--
Schrödinger Maestro软件----

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
细胞培养与处理
细胞系:RAW264.7(Cat No. CL-0190);培养基:DMEM+10% FBS+100 U/mL青霉素+100 μg/mL链霉素;培养条件:37°C、5% CO2;处理前细胞接种密度:6孔板4×10^5、24孔板1×10^5、96孔板5×10^4细胞/孔;花旗松素浓度:20、40、80 μmol/L;LPS浓度:200 ng/mL;处理时间:24小时;DXMS浓度:5 μmol/L;抑制剂浓度及时间:U0126(2 μmol/L,9小时)、SP600125(10 μmol/L,4小时)、SB203580(25 μmol/L,4小时)。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.2 Cell culture and treatment
细胞活力检测
使用MTS试剂盒,每孔加20 μL MTS试剂,37°C孵育3小时,490 nm读取吸光度;每个浓度设置6个复孔;计算相对细胞活力公式(1)。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.3 Cell viability analysis
ROS检测
使用DCFH-DA荧光探针,孵育20分钟(37°C),激发/发射波长488/525 nm;以未处理细胞作为默认值1;Rosup为阳性对照。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.4 Detection of intracellular ROS
NO释放检测
使用Griess反应,每孔50 μL上清,加入等量Griess Ⅰ和Ⅱ试剂,室温避光孵育10分钟,540 nm读取吸光度;用NaNO2标准液校正。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.5 NO release assay
ELISA检测
使用ELISA试剂盒检测IL-1β、IL-6、TNF-α、COX-2、VEGF,450 nm读取吸光度。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.6 Quantitative sandwich enzyme immunoassay (ELISA)
qRT-PCR
使用TRIzol提取RNA,逆转录2 μg RNA,SYBR Green扩增;引物序列见表1;反应条件:95°C 2分钟,40个循环(95°C 15秒,60°C 1分钟);以β-actin为内参,采用2−ΔΔCt法计算相对表达量。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.7 Reverse transcription and quantitative real-time PCR 及表1
Western blot
蛋白提取后经8%-15% SDS-PAGE分离,转至PVDF膜;一抗4°C孵育过夜,二抗室温孵育2小时;ECL显色,使用FluorChem R成像系统检测;抗体稀释度详见正文2.8。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.8 Western blot analysis
分子对接
蛋白晶体结构:ERK(2OJG)、JNK(2P33)、p38α(2BAL)来自PDB;配体(花旗松素、19A、J07、PQA)来自PubChem;使用Schrödinger Maestro软件进行蛋白准备和配体准备;对接采用Glide SP模式,基于对接分数和结合能筛选构象。
阅读提示:参见Materials and methods部分2.9 Molecular docking simulation study