胃饥饿素通过AMPK-mTOR通路诱导下丘脑NPY产生以缓解癌症诱导的骨痛

Ghrelin Induces the Production of Hypothalamic NPY Through the AMPK-mTOR Pathway to Alleviate Cancer-induced Bone Pain.

作者信息Longjie Xu, Lili Hou, Chun Cao, Xiaohua Li
PMID38688635
期刊In Vivo
发布时间2024-05
DOI10.21873/invivo.13548

实验完整度

包含CIBP大鼠模型行为学验证、NPY受体拮抗剂功能验证、ghrelin/GHS-R1α通路机制验证,及Western blot和免疫荧光等分子检测,证据层级多样。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠CIBP模型(胫骨注射SHZ-88乳腺癌细胞) SHZ-88大鼠乳腺癌细胞系

重点核对

CIBP模型:SHZ-88细胞(3×10^3)注射入胫骨骨髓腔 NPY给药:侧脑室注射30 μg NPY(溶解于10 μl DMSO) 受体拮抗剂:BIBO3304(Y1R)3 μg,BIIE0246(Y2R)3 μg,D-Lys(GHS-R1α)3 μg/10 μl/天 ghrelin给药:腹腔注射0.33 mg/kg/d 行为学检测:机械性痛觉超敏(von Frey)、热痛觉过敏(热板)、肢体使用评分、承重比

摘要

背景/目的:癌症诱导的骨痛(CIBP)是肿瘤细胞骨转移最常见的症状之一。下丘脑可能在CIBP的调节中起关键作用。然而,确切机制尚不清楚。材料与方法:首先,我们建立了CIBP模型,以探讨下丘脑ghrelin、NPY与CIBP之间的关系。然后,我们外源性给予NPY和NPY受体拮抗剂,以研究下丘脑NPY是否通过结合NPY受体发挥抗伤害作用。最后,我们外源性给予ghrelin,以研究ghrelin是否通过AMPK-mTOR通路诱导下丘脑NPY的产生从而缓解CIBP。每3天测量体重、食物摄入量和CIBP的行为指标。还测量了下丘脑ghrelin、NPY和AMPK-mTOR通路。结果:荷瘤大鼠下丘脑ghrelin和NPY的表达同时降低,并伴有CIBP。侧脑室(i.c.v.)给予NPY在短期内显著缓解CIBP。NPY的抗伤害作用被i.c.v.给予Y1R和Y2R拮抗剂所逆转。给予ghrelin激活了AMPK-mTOR通路并诱导下丘脑NPY产生以缓解CIBP。ghrelin对NPY和抗伤害的作用被给予GHS-R1α拮抗剂所逆转。结论:Ghrelin可通过AMPK-mTOR通路诱导下丘脑NPY的产生从而缓解CIBP,这可为CIBP提供新的治疗机制。

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
Ghrelin是否通过AMPK-mTOR通路诱导下丘脑NPY产生从而缓解癌症诱导的骨痛?
核心机制
Ghrelin通过激活AMPK-mTOR通路(增加CaMKKβ和p-AMPK,降低p-mTOR)诱导下丘脑NPY产生,NPY通过结合Y1R和Y2R发挥抗伤害作用。
主要证据
CIBP大鼠模型中,外源性ghrelin提高痛阈值并增加下丘脑NPY表达,该效应被GHS-R1α拮抗剂D-Lys逆转;NPY的抗伤害作用被Y1R和Y2R拮抗剂逆转。
研究意义
为CIBP提供新的治疗机制。

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CIBP模型并评估行为学变化

建立癌症诱导骨痛模型,确认模型成功并观察疼痛行为及体重、进食变化

向大鼠胫骨注射SHZ-88细胞建立CIBP模型,用von Frey纤维丝、热板实验、肢体使用评分、承重比等测量行为学指标,X射线和HE染色确认骨破坏。

2

验证下丘脑ghrelin、NPY及AMPK-mTOR通路变化

检测CIBP模型下下丘脑ghrelin、NPY和AMPK-mTOR通路的变化

通过Western blot和免疫荧光检测下丘脑ghrelin、NPY、CaMKKβ、p-AMPK、p-mTOR表达。

3

评估NPY及NPY受体拮抗剂对CIBP的影响

验证下丘脑NPY是否通过Y1R和Y2R受体缓解CIBP

侧脑室注射NPY及Y1R/Y2R拮抗剂,测量行为学指标。

4

评估外源性ghrelin对CIBP及AMPK-mTOR通路和NPY的影响

验证ghrelin是否通过AMPK-mTOR通路诱导NPY产生缓解CIBP,并检验GHS-R1α拮抗剂的逆转作用

腹腔注射ghrelin,侧脑室注射D-Lys,测量行为学指标,并用Western blot和免疫荧光检测下丘脑NPY和AMPK-mTOR通路。

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--PM150110
胎牛血清--164210-50
青霉素-链霉素--PB180120
汉克平衡盐溶液Gibco14175-053
抗胃饥饿素抗体Thermo Fisher ScientificPA1-1070
抗神经肽Y抗体Santasc-133080
抗mTOR抗体CST2983
抗磷酸化mTOR抗体CST5536
抗AMPK抗体CST2603
抗磷酸化AMPK抗体CST2537
抗CaMKKβ抗体CST16810
抗β-肌动蛋白抗体CST4967
二抗Thermo Fisher ScientificR-21459
Alexa Fluor 555偶联抗山羊抗体Thermo Fisher ScientificA30677
Alexa Fluor 488偶联抗山羊抗体Thermo Fisher ScientificA-11094
神经肽YAladdin--
BIBO3304MedChemExpress--
BIIE0246MedChemExpress--
胃饥饿素BOC Science--
[D-Lys3]-GHRP-6GLPBIO--
X射线机GESenographe
胰蛋白酶----

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
CIBP模型建立
SHZ-88细胞数量(3×10^3)、注射体积(10 μl)、注射部位(右侧胫骨上1/3)、大鼠品系(Sprague-Dawley,6周龄)和麻醉方式(2%戊巴比妥钠)
阅读提示:Materials and Methods: CIBP model
药物处理
NPY剂量(30 μg)、BIBO3304(3 μg)、BIIE0246(3 μg)、ghrelin剂量(0.33 mg/kg/d)、D-Lys剂量(3 μg/10 μl/d)、溶剂(DMSO)、给药途径(i.c.v.或i.p.)
阅读提示:Materials and Methods: Study protocol
行为学检测
von Frey纤维丝刺激次数(5次)、热板温度(52.5°C)、热板实验重复次数(3次)、测量时间点(术后第0,3,6,9,12,15,18天,NPY实验每半小时)
阅读提示:Materials and Methods: Mechanical allodynia, Mechanical hyperalgesia, Limb use score, Weight bearing ratio
分子检测
下丘脑组织取材、蛋白质提取(离心12,000 rpm, 4°C, 15 min)、抗体孵育条件(4°C过夜)、检测蛋白(ghrelin, NPY, p-AMPK, AMPK, p-mTOR, mTOR, CaMKKβ)
阅读提示:Materials and Methods: Western blotting, Immunofluorescence
组织学与影像学
胫骨固定(4%多聚甲醛)、脱钙、石蜡包埋、HE染色、X射线扫描参数(未具体说明)
阅读提示:Materials and Methods: Hematoxylin-eosin staining, X-ray