特拉唑嗪通过激活Pgk1缓解胃肠道疾病

Terazosin Stimulates Pgk1 to Remedy Gastrointestinal Disorders.

作者信息Jingjing Liu, Wenyang Zhao, Chun Li, Tongyu Wu, Liang Han, Zhuozhou Hu, Xiangxiang Li, Jing Zhou, Xinping Chen
PMID35008842
发布时间2021-12-30
DOI10.3390/ijms23010416

实验完整度

包含体外细胞实验(Caco-2)、体内动物模型(DSS诱导结肠炎和乙醇诱导胃溃疡)及分子机制验证(Western blot等),且有功能验证和机制验证。

主要模型

Caco-2人结肠腺癌细胞 DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型 乙醇诱导的胃溃疡小鼠模型

重点核对

Caco-2细胞与H2O2或2-DG处理浓度(500 μM H2O2、100 μM 2-DG)及药物预处理浓度(10、100 nM特拉唑嗪) DSS诱导结肠炎小鼠模型(4% DSS饮水7天,分组及给药:特拉唑嗪4 mg/kg/day腹腔注射,柳氮磺吡啶80 mg/kg/day灌胃) 乙醇诱导胃溃疡小鼠模型(禁食24h后乙醇灌胃,特拉唑嗪1 mg/kg/day口服) Western blot检测分子表达(一抗稀释比例:Pgk1 1:1000,p-AKT 1:1000等) 统计方法(Student's t检验和单因素方差分析)

摘要

胃肠道疾病是最常见的健康问题,由环境、感染、免疫、心理和遗传压力引起。其中,最常见的疾病是胃溃疡(GU)和溃疡性结肠炎(UC)。DSS诱导的UC和乙醇刺激的胃溃疡模型类似人类胃肠道疾病的病理生理学。本研究旨在探讨特拉唑嗪(一种α-肾上腺素能受体拮抗剂)在体内外的抗氧化、抗炎、抗细胞死亡特性。我们的结果表明,特拉唑嗪显著激活Pgk1,并上调糖代谢,表现为ATP产生增强和LDH酶活性升高。此外,特拉唑嗪显著增强p-AKT表达,并通过消除IKBα的磷酸化抑制NF-κB p65活化,同时降低Caspase-1和GSDMD表达。本研究发现表明,特拉唑嗪通过下调NF-κB-GSDMD信号通路发挥抗炎作用,同时增强糖酵解以治疗胃肠道疾病。同时,我们还发现特拉唑嗪可改善乙醇诱导的小鼠胃黏膜损伤。总之,作为一种临床药物,特拉唑嗪应尽快转化为胃肠道疾病的治疗药物。

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
研究特拉唑嗪对胃肠道疾病(溃疡性结肠炎和胃溃疡)的保护作用及其潜在机制,特别是是否通过激活Pgk1和调控代谢及炎症通路发挥作用。
核心机制
特拉唑嗪激活Pgk1,增强糖酵解和ATP产生,并通过上调p-AKT、抑制NF-κB-GSDMD通路介导的细胞焦亡,从而发挥抗炎和细胞保护作用。
主要证据
体外Caco-2细胞实验显示特拉唑嗪增强细胞活力、促进Pgk1表达和ATP/LDH水平,抑制NF-κB-GSDMD相关蛋白表达;体内DSS诱导结肠炎小鼠实验中,特拉唑嗪减轻体重下降、DAI评分、结肠缩短和促炎细胞因子释放,并改善氧化应激指标;乙醇诱导胃溃疡小鼠实验中,特拉唑嗪减少溃疡面积和溃疡指数。
研究意义
特拉唑嗪作为一种已批准临床药物,可能被重新用于胃肠道疾病的治疗,为开发新的治疗策略提供依据,并突出Pgk1作为治疗靶点的潜力。

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

体外细胞活力检测

评估特拉唑嗪对Caco-2细胞在H2O2和2-DG应激下的保护作用。

使用MTT法检测细胞活力。Caco-2细胞预先以10和100 nM特拉唑嗪处理,然后暴露于500 μM H2O2或100 μM 2-DG 24小时,测定细胞存活率。

2

糖代谢相关指标检测

验证特拉唑嗪是否激活糖酵解通路,增加ATP和LDH水平。

处理细胞后,Western blot检测Pgk1表达,并用试剂盒测定细胞内ATP含量和LDH酶活性。

3

Pgk1过表达实验

确认Pgk1过表达是否增强细胞在氧化应激下的存活。

将pcDNA3.1-Pgk1质粒转染Caco-2细胞,以pcDNA3.1-EGFP作为对照,Western blot验证过表达效果,MTT法检测细胞在H2O2应激下的活力。

4

焦亡相关蛋白检测

探究特拉唑嗪对H2O2诱导的Caco-2细胞焦亡的影响。

Western blot检测p-AKT、NF-κB p65、p-IKBα、Caspase-1和GSDMD的蛋白表达水平。

5

DSS诱导结肠炎小鼠模型及药物干预

评估特拉唑嗪对DSS诱导UC的治疗效果。

小鼠自由饮用4% DSS 7天诱导结肠炎,分别给予特拉唑嗪(4 mg/kg/day腹腔注射)或柳氮磺吡啶(80 mg/kg/day灌胃)处理,检测体重、DAI、结肠长度及炎症因子等指标。

6

乙醇诱导胃溃疡小鼠模型及药物干预

评估特拉唑嗪对乙醇诱导胃溃疡的保护作用。

小鼠禁食24小时后,灌服乙醇诱导胃溃疡,预先给予特拉唑嗪(1 mg/kg/day)或西咪替丁(80 mg/kg/day)处理,计算溃疡面积、溃疡指数和抑制率。

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
RPMI 1640培养基Tips Biological Co., Ltd. Shanghai, China--
胎牛血清----
抗生素-抗真菌溶液Tips Biological Co., Ltd. Shanghai, China--
CO2培养箱Biobase Co., Ltd, Jinan, China--
特拉唑嗪Aladdin Biotechnology Co., Ltd.--
葡聚糖硫酸钠Aladdin Biotechnology Co., Ltd.--
MTT(噻唑蓝)Solarbio Life Science--
二甲基亚砜Solarbio Life Science--
抗Pgk1抗体BOSTER Biological Technology Co., Ltd.--
抗caspase-1抗体BOSTER Biological Technology Co., Ltd.--
抗GSDMD抗体BOSTER Biological Technology Co., Ltd.--
抗p-AKT抗体BOSTER Biological Technology Co., Ltd.--
抗β-actin抗体BOSTER Biological Technology Co., Ltd.--
抗NF-κB p65抗体(3033)Cell Signaling Technology3033
抗p-IKBα抗体(5209)Cell Signaling Technology5209
Lipofectamine 8000转染试剂Beyotime--
G418(遗传霉素)----
LDH检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
ATP检测试剂盒----
SOD检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
MPO检测试剂盒Nanjing Jiancheng--
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Elabscience--
小鼠IL-18 ELISA试剂盒Elabscience--
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Elabscience--
酶标仪DeTie Experimental Equipment Co., Ltd.--
紫外分光光度计----

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
体外细胞实验
细胞系:Caco-2;细胞密度:96孔板每孔1×10^4;处理:特拉唑嗪(10 nM和100 nM)预处理,H2O2 500 μM或2-DG 100 μM处理24小时;检测:MTT法测定405 nm吸光度
阅读提示:见Materials and Methods 4.2和4.3,以及Figure 1图注
糖代谢指标检测
细胞处理:10 nM特拉唑嗪预处理后加H2O2 500 μM 24小时;检测ATP和LDH;n=8
阅读提示:见Materials and Methods 4.4及Figure 3A,B图注
Pgk1过表达实验
质粒:pcDNA3.1-Pgk1;转染试剂:Lipofectamine 8000;筛选:G418 0.2 mg/mL;H2O2处理浓度文中未明确说明
阅读提示:见Materials and Methods 4.5及Figure 3C,D图注
焦亡蛋白检测
细胞处理:10 nM特拉唑嗪预处理,H2O2 500 μM;抗体稀释比例:p-AKT 1:1000,NF-κB p65 1:500,p-IKBα 1:400,Caspase-1 1:500,GSDMD 1:500
阅读提示:见Materials and Methods 4.6及Figure 4图注
DSS诱导结肠炎模型
小鼠品系:C57BL/6N,雄性,18-22g;诱导:4% DSS饮水7天;分组:对照组、对照+TZ(4mg/kg/天)、DSS组、DSS+SASP(80mg/kg/天)、DSS+TZ(4mg/kg/天);给药方式:腹膜内注射(TZ)或灌胃(SASP);检测:体重、DAI、结肠长度、细胞因子、SOD/MDA/MPO等
阅读提示:见Materials and Methods 4.7,4.8,4.9,4.10,4.11,4.12,4.13及Figure 5,6和Table 1
乙醇诱导胃溃疡模型
小鼠品系:KM,雄性,3月龄;禁食24小时;预处理:特拉唑嗪1mg/kg/天或西咪替丁80mg/kg/天灌胃;乙醇灌胃1mL/100g 2小时;检测:溃疡面积、溃疡指数、抑制率
阅读提示:见Materials and Methods 4.14及Figure 7
统计分析
软件:SPSS 25.0;数据表示:mean ± SEM;比较:两组用Student's t检验,多组用单因素方差分析;显著性水平P < 0.05
阅读提示:见Materials and Methods 4.15