仙鹤草-黄连药对通过JAK2/STAT3通路对自噬介导的急性炎症性肠病干预的作用及机制研究

Effects and Mechanisms of the Xianhecao-Huanglian Drug Pair on Autophagy-Mediated Intervention in Acute Inflammatory Bowel Disease via the JAK2/STAT3 Pathway.

作者信息Yaping He, Xinling Shen, Haiyan Peng
PMID39187810
发布时间2024-08-26
DOI10.1186/s12575-024-00242-5

实验完整度

包含DSS诱导的急性IBD小鼠模型和LPS刺激的细胞模型两个独立证据层级,并进行功能验证(炎症因子、屏障蛋白)和机制验证(JAK2/STAT3通路、自噬标志物)。

主要模型

DSS诱导的急性IBD小鼠模型(C57BL/6小鼠) LPS诱导的IBD细胞模型(LOVO和NCM460细胞)

重点核对

DSS诱导浓度:3% DSS,自由饮水7天 仙鹤草-黄连药对给药剂量:5:1比例组(仙鹤草5 g/kg/d,黄连1 g/kg/d,灌胃),提前5天给药 LPS刺激浓度:10 μg/mL,处理24小时 含药血清浓度:20% ACHP-DS,预处理2小时 JAK2/STAT3通路抑制剂AG490浓度:10 μM 自噬抑制剂3-MA浓度:5 mM

摘要

探讨仙鹤草-黄连药对通过JAK2/STAT3通路对自噬介导的急性炎症性肠病(IBD)干预的作用及机制。使用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的急性炎症性肠病(IBD)小鼠模型和脂多糖(LPS)诱导的IBD体外模型,研究仙鹤草(APL)和黄连(CR)的潜在作用机制。评估仙鹤草-黄连药对在DSS诱导的IBD小鼠模型中的治疗效果,包括以下参数:体重减轻或增加的评估;疾病活动指数(DAI)的测量;组织学损伤的评估;器官指数的测定;结肠长度的测量;小鼠肠组织和血清中炎性细胞因子水平的测定;免疫组织化学(IHC)检测结肠黏膜中紧密连接蛋白浓度,包括ZO-1、claudin-1和occludin;黏蛋白水平(特别是Mucin 2,Muc2)的测定;苏木精和伊红(HE)染色观察结肠组织的组织病理学变化;使用高碘酸-雪夫(PAS)标记检查对杯状细胞的影响;应用Western blot和免疫荧光技术检测结肠组织中自噬相关标志物和与JAK2/STAT3通路相关的蛋白。通过LPS刺激诱导IBD细胞炎症模型,并制备含仙鹤草-黄连药对血清(简称ACHP-DS)。评估细胞活力、抗炎细胞因子、紧密连接蛋白、黏蛋白、自噬相关标志物和JAK2/STAT3信号通路。仙鹤草-黄连药对显著改善了急性IBD小鼠的症状和生存质量,降低了疾病活动指数评分,提高了MUC2分泌和紧密连接蛋白表达以改善肠道屏障的完整性,并保护了杯状细胞功能;从而保护肠道。它有效抑制了涉及JAK2和STAT3的信号通路的触发,从而抑制炎症并改善结肠炎症损伤。此外,它在小鼠结肠组织中诱导了自噬。体外实验表明,仙鹤草-黄连药对组合在LPS刺激下增强了LOVO和NCM460细胞的活力。此外,它抑制了IL-6、IL-1β和TNF-α等炎性细胞因子的产生,同时增加了IL-10、ZO-1和MUC2的产生。这些效应共同导致炎症的减轻和黏膜完整性的恢复。结果与体内试验一致。此外,该药物在LPS诱导的IBD细胞炎症模型中有效降低了JAK2和STAT3的磷酸化水平。用含仙鹤草-黄连药对血清或JAK2/STAT3通路抑制剂AG490干预均逆转了LPS刺激细胞中的促炎作用并增加了自噬水平。仙鹤草-黄连药对调节JAK2/STAT3通路,诱导自噬,从而作为IBD的干预措施。

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
仙鹤草-黄连药对是否通过JAK2/STAT3通路调控自噬从而干预急性炎症性肠病?
核心机制
仙鹤草-黄连药对通过抑制JAK2和STAT3的磷酸化,抑制JAK2/STAT3信号通路,进而诱导自噬,减轻炎症并修复肠道屏障。
主要证据
在DSS诱导的IBD小鼠模型中,仙鹤草-黄连药对降低DAI评分,增加MUC2和紧密连接蛋白表达,降低炎症因子水平,抑制JAK2/STAT3磷酸化并增加自噬标志物;在LPS刺激的LOVO和NCM460细胞中,含药血清和AG490均抑制JAK2/STAT3磷酸化,减少促炎因子,增加抗炎因子和自噬。
研究意义
为仙鹤草-黄连药对治疗IBD及IBD相关结直肠癌的防治提供分子生物学理论依据。

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

建立体内和体外IBD模型

模拟急性炎症性肠病,评估仙鹤草-黄连药对的治疗效果

使用3% DSS诱导C57BL/6小鼠急性IBD模型;使用LPS刺激LOVO和NCM460细胞建立炎症细胞模型。

2

评估仙鹤草-黄连药对在体内的治疗效果

评估药对是否改善IBD小鼠的疾病严重程度和肠道病理

记录体重变化、DAI评分、结肠长度、脾脏指数;HE染色观察组织病理;PAS染色观察杯状细胞;免疫组化检测MUC2、紧密连接蛋白。

3

检测炎症因子和屏障功能

验证药对是否抑制炎症并保护肠道屏障

ELISA和RT-qPCR检测结肠组织和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10水平;Western blot和免疫组化检测紧密连接蛋白和黏蛋白。

4

检测JAK2/STAT3通路和自噬标志物

探索药对是否通过JAK2/STAT3通路调控自噬

Western blot和免疫荧光检测JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3、ATG12、Beclin-1、LC3A/B、p62的表达。

5

体外验证药对血清对细胞活力、炎症和自噬的影响

在细胞水平验证药对的抗炎和促自噬作用,并评估JAK2/STAT3通路的作用

CCK-8检测细胞活力;ELISA检测细胞上清炎症因子;Western blot检测JAK2/STAT3磷酸化和自噬标志物;使用AG490和3-MA进行通路干预。

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
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals LLC--
Atg12抗体Cell Signaling Technology#4180T
p62抗体Cell Signaling Technology#5114T
Beclin-1抗体Cell Signaling Technology#3495T
LC3A/B抗体Cell Signaling Technology#12741T
β-actin抗体Cell Signaling Technology#4970T
β-Tubulin抗体Cell Signaling Technology#2128
JAK2抗体Abcamab108596
磷酸化JAK2抗体Abcamab32101
STAT3抗体Abcamab68153
磷酸化STAT3抗体Abcamab267373
MUC2抗体Abcamab272692
Claudin-1抗体Abcamab211737
Occludin抗体Abcamab222691
ZO-1抗体Abcamab216880
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037c
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044c
小鼠IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0046c
人TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0109c
人IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0149c
人IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6156
人IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6154
PAGE凝胶快速制备试剂盒Yeasen Biotech Co., Ltd.20325ES
超敏ECL发光液AbbkineBMU102-CN
SYBR® Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒IIHunan Accurate BiotechnologyAG11702
Evo M-MLV反转录预混试剂盒(含gDNA清除)Hunan Accurate BiotechnologyAG11728
脂多糖SigmaL2880
AG490MedChemExpressHY-12000
RPMI-1640培养基----
Ham's F-12K培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
CCK-8试剂盒----
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
HRP标记的山羊抗兔IgGJackson111-035-003
HRP标记的山羊抗小鼠IgGJackson115-035-003
3-甲基腺嘌呤----
仙鹤草----
黄连----

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
DSS诱导IBD小鼠模型建立
DSS分子量36,000-50,000,浓度3%,自由饮水7天;小鼠品系、性别、年龄、体重;对照组和DSS组饮食饮水
阅读提示:Materials and Methods 中的“Modeling, Grouping, and Drug Administration”
仙鹤草-黄连药对给药分组和剂量
药对比例(10:1、5:1、2:1)及对应剂量(仙鹤草5.45/5/4 g/kg/d,黄连0.55/1/2 g/kg/d);给药时间(造模前5天预防性干预,持续7天);给药方式(口服灌胃)
阅读提示:Materials and Methods 中的“Modeling, Grouping, and Drug Administration”
LPS诱导细胞炎症模型
LPS浓度10 μg/mL;处理时间24小时;细胞饥饿处理24小时;细胞系LOVO和NCM460
阅读提示:Materials and Methods 中的“Cell Culture and Treatment”
含药血清制备
SD大鼠品系、剂量3.24 g/kg/d、给药时间4天、血清收集和灭活步骤
阅读提示:Materials and Methods 中的“Drug-Contained Serum Formulation”
JAK2/STAT3通路干预
AG490浓度10 μM;预处理时间1小时;与含药血清的联合处理顺序
阅读提示:Materials and Methods 中的“Cell Culture and Treatment”及Results的图10、12
自噬抑制实验
3-MA浓度5 mM;预处理时间30分钟;与含药血清的联合处理
阅读提示:Results中的图11