富含亚油酸的母体饮食可改善后代小鼠的胆红素神经毒性

Maternal linoleic acid-rich diet ameliorates bilirubin neurotoxicity in offspring mice.

作者信息Ding Yan, XinTian Wu, Xi Chen, Jiangtuan Wang, Feifei Ge, Meixuan Wu, Jiawen Wu, Na Zhang, Min Xiao, Xueheng Wu, Qian Xue, Xiaofen Li, Jinghong Chen, Ping Wang, Daolin Tang, Xin Wang, Xin Chen, Jinbao Liu
PMID39030174
发布时间2024-07-19
DOI10.1038/s41420-024-02099-9

实验完整度

包含体内动物模型、体外细胞实验、组织学检测、生化和分子生物学验证,并有机制研究(自噬)和功能验证。

主要模型

Ugt1−/− 新生小鼠(高胆红素血症模型) HT22 小鼠海马神经元细胞系

重点核对

母体饮食添加葵花籽或口服葵花籽油(10 μl/g 或 20 μl/g,每日一次) 生存期观察终点:直至所有高胆红素血症后代死亡 5日龄后代小脑尼氏染色、钙结合蛋白免疫荧光、脑和血清胆红素水平 HT22细胞处理:胆红素20 μM,亚油酸浓度梯度(1.5625-50 μg/ml),处理24小时 自噬抑制剂:氯喹(CQ)50 μM,渥曼青霉素(wortmannin)5 μM

摘要

高胆红素血症是新生儿期的常见疾病,若未及时有效地处理,可能导致严重的胆红素诱导的神经毒性。葵花籽是一种营养丰富的食物来源,尤其富含亚油酸。在此,我们提供了令人信服的证据,表明喂食葵花籽饮食的哺乳期母鼠可改善高胆红素血症后代的神经学结果并提高其生存率。我们评估了组织形态学指标,包括小脑尼氏染色、钙结合蛋白染色和海马苏木精-伊红染色。此外,我们观察到富含葵花籽的亚油酸通过哺乳传递给后代。哺乳期母亲口服富含亚油酸的葵花籽油可显著延长高胆红素血症后代小鼠的生存时间。机制上,亚油酸通过激活自噬来抵消胆红素诱导的泛素化蛋白积累和神经元细胞死亡。总之,这些发现阐明了母体补充亚油酸饮食在促进儿童健康中的新作用。

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
母体饮食中添加富含亚油酸的葵花籽或葵花籽油是否能够减轻胆红素诱导的神经毒性,并延长高胆红素血症新生小鼠的生存期?其潜在分子机制是什么?
核心机制
亚油酸通过激活自噬,抑制胆红素诱导的泛素化蛋白积累和神经元细胞凋亡,从而发挥神经保护作用。
主要证据
在Ugt1−/−小鼠模型中,母体葵花籽饮食或口服葵花籽油延长了后代生存期并改善了小脑组织学损伤;在HT22细胞中,亚油酸剂量依赖性地减轻胆红素诱导的细胞死亡、caspase-3和PARP裂解,并逆转泛素化蛋白积累和内质网应激标志物;自噬抑制剂(CQ和渥曼青霉素)可阻断亚油酸的保护作用,且亚油酸增加LC3-II表达。
研究意义
该研究为富含亚油酸的食物(如葵花籽)作为饮食干预策略预防或治疗胆红素诱导的神经毒性提供了新见解。

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

母体饮食干预对高胆红素血症后代生存期的影响

观察母体添加葵花籽或花生是否影响Ugt1−/−后代的生存期

将Ugt1+/−母鼠分为常规饮食组、葵花籽饮食组、花生饮食组,记录后代生存时间并应用Log-rank检验分析。

2

确定母体饮食效应作用的时期

区分母体葵花籽饮食在妊娠期还是哺乳期对后代产生保护作用

进行交叉抚育实验,分为妊娠期葵花籽饮食组(后代由常规饮食母鼠抚养)和哺乳期葵花籽饮食组(后代由葵花籽饮食母鼠抚养),比较生存期。

3

组织学评估后代神经损伤

评估母体葵花籽饮食对高胆红素血症后代小脑和海马的组织学影响

5日龄后代进行小脑尼氏染色、钙结合蛋白免疫荧光(标记浦肯野细胞)和海马H&E染色,并测量小脑EGL厚度。

4

检测血清和脑胆红素水平

排除母体葵花籽饮食通过降低胆红素水平发挥作用的可能性

检测5日龄后代血清和脑组织中的总胆红素、未结合胆红素等指标。

5

验证葵花籽油口服给药的效果

确定葵花籽中的效应分子是否存在于油中,并观察对生存期的影响

哺乳期母鼠通过灌胃给予生理盐水或富含亚油酸的葵花籽油(10 μl/g或20 μl/g,每日一次),记录后代生存期。

6

体外验证亚油酸对胆红素诱导细胞死亡的影响

在HT22细胞中验证亚油酸是否减轻胆红素诱导的细胞毒性

HT22细胞用胆红素(20 μM)和不同浓度亚油酸处理24小时,检测细胞活力(CCK-8)、凋亡标志物(caspase-3、PARP裂解)及PI染色。

7

机制探索:亚油酸对泛素化蛋白和内质网应激的影响

检测亚油酸是否影响胆红素诱导的泛素化蛋白积累和内质网应激

在HT22细胞中,通过Western blot检测泛素化蛋白和ER应激标志物(CHOP、ATF4、p-eIF2α、Bip)的表达;在体内,检测Ugt1−/−小鼠脑组织中的相应蛋白。

8

机制验证:亚油酸通过自噬发挥作用

验证自噬是否介导亚油酸对胆红素神经毒性的保护作用

使用自噬抑制剂(CQ和渥曼青霉素)和多种通路抑制剂,检测亚油酸的保护作用是否被逆转;检测LC3和p62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
胆红素MerckB4126
亚油酸Cayman90150
DC260126MedChemExpressHY-101906
AH-7614MedChemExpressHY-19996
GW9662MedChemExpressHY-16578
GSK0660MedChemExpressHY-12377
氯喹MedChemExpressHY-17589A
渥曼青霉素MedChemExpressHY-10197
MK2206MedChemExpressHY-10358
AG-1478MedChemExpressHY-13524
MTX-211MedChemExpressHY-107364
PARP抗体Cell Signaling Technology9532
裂解型caspase 3抗体Cell Signaling Technology9661
CHOP抗体Cell Signaling Technology2895
ATF4抗体Cell Signaling Technology11815
p-eIF2α抗体Cell Signaling Technology3398
Bip抗体Cell Signaling Technology3177
LC3A/B抗体Cell Signaling Technology4108
泛素抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8017
P62抗体Abcamab56416
GAPDH抗体BioworldAP0063
HT22细胞Wuhan Procell Life Science & Technology CompanyCL-0697
DMEM培养基----
胎牛血清----
抗钙结合蛋白1抗体Abcamab108404
DAPI----
OCT包埋剂----
尼氏染色试剂盒(Servicebio)Servicebio Biotechnology--
总胆红素检测试剂盒Wako--
直接胆红素检测试剂盒Wako--
生化分析仪Hitachi3100 Serial
气相色谱-质谱联用Agilent Technologies--
细胞计数试剂盒-8DOJINDOCK04
酶标仪Thermo Scientific--
PI染色试剂盒KeyGEN BioTECHKGA108
荧光显微镜ZEISS--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
ECL发光液----

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
母鼠饮食干预:添加葵花籽或花生;口服葵花籽油剂量(10 μl/g或20 μl/g),给药频率(每日一次),给药起始时间(产后第1天)
阅读提示:Materials and methods: Animals
生存分析
观察终点(所有高胆红素血症后代死亡);分组(常规饮食、葵花籽、花生;妊娠期、哺乳期)
阅读提示:Results: Fig.1, Fig.4; Methods: Animals
组织学检测
5日龄后代;小脑尼氏染色、钙结合蛋白染色、H&E染色;切片厚度(20 μm)
阅读提示:Materials and methods: Cerebellar histological detection; Results: Fig.2
胆红素测定
血清和脑组织胆红素水平测定方法;样本处理及色谱条件
阅读提示:Materials and methods: Measurement of serum bilirubin, Measurement of brain bilirubin; Results: Fig.3
细胞实验
HT22细胞培养条件(DMEM+10% FBS);处理浓度(胆红素20 μM,亚油酸浓度梯度);处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines, Cell viability assay; Results: Fig.5
机制验证
自噬抑制剂浓度(CQ 50 μM,渥曼青霉素5 μM);Western blot检测LC3、p62等
阅读提示:Materials and methods: Western blotting; Results: Fig.6