Urolithin A通过AMPK/NF-κB/NLRP3信号抑制肺动脉平滑肌细胞焦亡,保护免受低氧性肺动脉高压

Urolithin A Protects against Hypoxia-Induced Pulmonary Hypertension by Inhibiting Pulmonary Arterial Smooth Muscle Cell Pyroptosis via AMPK/NF-κB/NLRP3 Signaling.

作者信息Xinjie He, Zhinan Wu, Jinyao Jiang, Wenyi Xu, Ancai Yuan, Fei Liao, Song Ding, Jun Pu
PMID39125817
发布时间2024-07-28
DOI10.3390/ijms25158246

实验完整度

研究包含体内小鼠模型、体外细胞实验、分子对接及机制验证,涵盖功能、表达和信号通路验证。

主要模型

C57BL/6小鼠低氧性肺动脉高压模型 人肺动脉平滑肌细胞(hPASMCs)

重点核对

低氧暴露条件:10% O2,4周(小鼠)或1% O2,48小时(细胞) UA给药剂量:50 mg/kg口服,每日一次(小鼠);5 μM(细胞) AMPK抑制剂Compound C浓度(文中未明确说明具体浓度) 样本量:小鼠每组6-8只,细胞实验每组3-6个重复

摘要

近期研究证实,焦亡参与肺动脉高压(PH)的进展,并可促进肺动脉重塑。Urolithin A(UA)是鞣花单宁(ETs)和鞣花酸(EA)的肠道菌群代谢产物,已被证明在各种病理条件下具有抑制焦亡的作用。然而,其在PH中的作用尚未确定。为探讨UA缓解PH的潜力,小鼠暴露于低氧(10%氧气,4周)以诱导PH,并给予或不给予UA治疗。此外,进行了体外实验以进一步揭示潜在机制。UA的体内治疗通过减轻肺血管重塑来抑制PH的进展。焦亡相关基因在PH小鼠模型中显著上调,并在UA给药后逆转。与此一致,UA治疗通过AMPK/NF-κB/NLRP3通路显著抑制低氧诱导的肺动脉平滑肌细胞(PASMC)焦亡。我们的结果表明,UA治疗通过抑制PASMC焦亡有效缓解PH进展,这代表了PH的一种创新治疗方法。

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
探讨Urolithin A对低氧性肺动脉高压的保护作用及其潜在机制。
核心机制
UA通过激活AMPK抑制NF-κB/NLRP3信号通路,从而抑制PASMC焦亡。
主要证据
体内外实验表明,UA处理显著降低低氧诱导的焦亡相关蛋白(NLRP3、cleaved-Caspase-1、IL-1β、N-GSDMD)表达,并改善肺血管重塑和血流动力学参数。
研究意义
UA可能作为治疗第3组PH的潜在治疗选择。

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

建立低氧性PH小鼠模型并评估UA的体内保护作用

验证UA对低氧诱导的PH进展的抑制作用。

将C57BL/6小鼠暴露于低氧(10% O2)或常氧,每日给予UA(50 mg/kg)或载体,持续4周,测量血流动力学、肺动脉重塑和体重。

2

评估UA对PH小鼠肺组织焦亡的影响

检测UA是否抑制体内NLRP3介导的焦亡。

通过Western blotting检测焦亡相关蛋白(NLRP3、GSDMD、N-GSDMD、IL-1β、cleaved-Caspase-1),免疫荧光检测Caspase-1在α-SMA阳性细胞中的表达,TEM观察PASMC膜孔。

3

评估UA对低氧诱导的hPASMC增殖和迁移的影响

验证UA对PASMC增殖和迁移的抑制作用。

hPASMC在低氧(1% O2)条件下培养,使用CCK8检测细胞活力,划痕实验和Transwell实验检测迁移。

4

验证UA对hPASMC焦亡的抑制作用

明确UA在体外抑制低氧诱导的PASMC焦亡。

Western blotting检测焦亡相关蛋白,免疫荧光检测NLRP3和Caspase-1荧光强度。

5

验证UA对NF-κB/NLRP3通路的抑制作用

探究UA是否抑制NF-κB通路。

Western blotting检测p-P65、p-IκB-α水平,在体内外均进行。

6

验证UA通过激活AMPK抑制NF-κB/NLRP3通路

验证UA是否通过激活AMPK发挥抑制作用。

分子对接分析UA与AMPK的结合,Western blotting检测p-AMPK,并使用AMPK抑制剂Compound C逆转UA的作用。

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
Urolithin ASelleckchem--
羧甲基纤维素钠Selleckchem--
二甲基亚砜Sigma Chemical Co.--
平滑肌细胞生长培养基----
模块化培养箱舱Fisher Scientific--
细胞计数试剂盒8Dojindo LaboratoriesCK04
NanoDrop 2000c分光光度计Fisher Scientific--
倒置显微镜(Leica DMI3000 B)LeicaDMI3000 B
Transwell小室Corning Costar Corp.--
含Triton X-100的免疫染色透化液Beyotime--
免疫染色封闭液Beyotime--
Alexa 594标记二抗Invitrogen--
Alexa 488标记二抗Invitrogen--
DAPI----
一抗:抗NLRP3Proteintech27458-1-AP
一抗:抗Caspase-1Proteintech22915-1-AP
一抗:抗α-SMAProteintech67735-1-AP
一抗:抗vWFAbcamab287962
激光共聚焦显微镜(Leica TCS SP8)LeicaTCS SP8
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜Millipore--
一抗:抗NLRP3Abcamab270449
一抗:抗IL-1βAbcamab254360
一抗:抗GSDMDAbcamab209845
一抗:抗Caspase-1Proteintech22915-1-AP
一抗:抗cleaved Caspase-1CST#89332S
一抗:抗磷酸化AMPKCST#2535S
一抗:抗NF-κB p65BeyotimeAF1234
一抗:抗磷酸化NF-κB p65BeyotimeAF5875
一抗:抗IκB-αBeyotimeAF1282
一抗:抗磷酸化IκB-αAbcamab92700
一抗:抗β-actinBeyotimeAF5003
一抗:抗NLRP3(多克隆)Proteintech27458-1-AP
一抗:抗GSDMD(多克隆)Proteintech22770-1-AP
增强化学发光试剂Millipore--
ChemiDocTM成像系统Bio-Rad Laboratories--
异氟烷----
微尖端压力传感器导管ADinstrument--
电镜固定液----
锇酸----
包埋剂SPI90529-77-4
超薄切片机(Leica UC7)LeicaUC7
柠檬酸铅----
醋酸铀----
透射电子显微镜(TECNAI G2 20 TWIN)FEI--
Auto Dock Tools 1.5.6----
Auto Dock Vina----
PyMOL2.3.0----

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
动物模型
小鼠品系、性别、年龄、体重、低氧浓度、暴露时间、UA剂量、给药方式、对照组设置
阅读提示:Methods 4.2 Animal Model and Experiment, Figure 1a
细胞培养
细胞来源、培养基、低氧浓度、UA浓度、处理时间、Compound C浓度
阅读提示:Methods 4.5 Cell Culture and Treatment, Figure 3b, Figure 7a,b
焦亡检测
抗体信息、蛋白上样量、样本量
阅读提示:Methods 4.11 Protein Extraction and Western Blotting Analysis, Figure 2, Figure 4
机制验证
AMPK抑制剂Compound C的使用浓度、处理时间、对照组
阅读提示:Results 2.6, Figure 7