脱氢紫堇碱通过NLRP3炎症小体介导的星形胶质细胞活化在CUMS诱导的抑郁症中的作用及机制

The role and mechanism of NLRP3 inflammasome-mediated astrocyte activation in dehydrocorydaline against CUMS-induced depression.

作者信息Yu Fang, Hong Guo, Qiannan Wang, Congcong Liu, Shuyi Ge, Bohua Yan
PMID36506556
发布时间2022-11-23
DOI10.3389/fphar.2022.1008249

实验完整度

包含动物模型(CUMS小鼠)和体外细胞模型(BV2小胶质细胞、星形胶质细胞),并进行了行为学、病理染色、ELISA、Western blot、免疫荧光及过表达验证等系统性实验。

主要模型

CUMS诱导的抑郁小鼠模型(C57BL/6小鼠) BV2小胶质细胞系 小鼠星形胶质细胞

重点核对

CUMS造模时间为5周,DHC给药剂量为50、100、200 mg/kg,灌胃4周 BV2细胞DHC处理浓度为100 mg/L,LPS浓度为100 ng/ml,处理时间为12小时 ov-NLRP3质粒转染时间为LPS诱导前6小时 星形胶质细胞接受小胶质细胞条件培养基干预24小时 行为学检测包括蔗糖偏好实验、悬尾实验和强迫游泳实验

摘要

背景:抑郁症是一种常见且可能危及生命的精神疾病,目前缺乏有效的治疗方法。已有报道称脱氢紫堇碱(DHC)能抑制抑郁CUMS小鼠中单胺转运体的摄取,但更多可能的作用机制仍有待进一步研究。方法:C57BL/6小鼠连续五周暴露于慢性不可预知轻度应激(CUMS)。小鼠连续四周给予脱氢紫堇碱或氟西汀(FLU)。进行行为学测试,包括蔗糖偏好实验(SPT)、悬尾实验(TST)和强迫游泳实验(FST)。同时,采用苏木精-伊红(H&E)染色和尼氏染色探讨DHC对海马病理变化的影响。通过ELISA法检测海马和血清中抑郁相关因子(5-HT和DA)和炎症因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的浓度。通过Western blot检测NLRP3炎症小体通路相关蛋白(NLRP3、IL-18、IL-1β和caspase-1)。小胶质细胞和星形胶质细胞的活化通过免疫荧光染色进行。此外,小胶质细胞在用100 ng/ml LPS孵育12小时后,用DHC(100 mg/L)处理24小时。在LPS诱导前6小时,将ov-NC或ov-NLRP3质粒转染到小胶质细胞中,以探讨NLRP3过表达对DHC抑制小胶质细胞活化的影响。然后,收集各组小胶质细胞的条件培养基,干预星形胶质细胞24小时,以探讨小胶质细胞NLRP3过表达对星形胶质细胞活化的影响。结果:体内给予DHC可改善CUMS小鼠的抑郁样行为并减轻神经元损伤。DHC增加了CUMS小鼠海马中神经递质浓度,降低了促炎因子水平,减弱了NLRP3炎症小体活化,并降低了A1星形胶质细胞和小胶质细胞的活化。此外,体内结果显示,活化的小胶质细胞诱导了A1星形胶质细胞的活化,但不诱导A2星形胶质细胞的活化。结论:综上所述,我们提供的证据表明DHC可能通过NLRP3炎症小体介导的星形胶质细胞活化对CUMS小鼠产生抗抑郁作用。

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
脱氢紫堇碱在CUMS诱导的抑郁症中是否通过NLRP3炎症小体介导的星形胶质细胞活化发挥抗抑郁作用?
核心机制
脱氢紫堇碱抑制NLRP3炎症小体介导的小胶质细胞活化,减少促炎因子分泌,进而抑制A1星形胶质细胞活化,从而改善抑郁样行为。
主要证据
CUMS小鼠给予DHC后抑郁样行为改善,海马神经元损伤减轻,5-HT和DA浓度升高,TNF-α、IL-6、IL-1β水平降低,NLRP3炎症小体相关蛋白表达降低,A1星形胶质细胞和小胶质细胞活化减少。体外实验中,DHC抑制LPS诱导的小胶质细胞活化,而NLRP3过表达逆转该效应;小胶质细胞条件培养基可诱导A1星形胶质细胞活化。
研究意义
研究结果为脱氢紫堇碱作为抗抑郁药物靶点筛选提供了理论基础。

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

CUMS抑郁模型建立与药物干预

建立CUMS诱导的抑郁小鼠模型,并评估DHC的抗抑郁作用。

C57BL/6小鼠随机分为对照组、CUMS组、DHC低/中/高剂量组和氟西汀阳性对照组,CUMS应激5周后灌胃给药DHC或氟西汀4周。

2

行为学检测

评估DHC对CUMS小鼠抑郁样行为的影响。

进行蔗糖偏好实验、悬尾实验和强迫游泳实验,分别检测蔗糖偏好度和不动时间。

3

海马组织病理学检测

评估DHC对CUMS小鼠海马神经元损伤的影响。

采用H&E染色和尼氏染色观察海马CA1、CA2、CA3和DG区域的神经元形态和存活情况。

4

神经递质和炎症因子检测

评估DHC对CUMS小鼠海马和血清中5-HT、DA及炎症因子的影响。

采用ELISA法检测海马和血清中5-HT、DA、TNF-α、IL-6和IL-1β的水平。

5

NLRP3炎症小体通路蛋白检测

评估DHC对CUMS小鼠海马NLRP3炎症小体通路的影响。

采用Western blot检测海马组织中NLRP3、IL-18、IL-1β和caspase-1蛋白表达,β-actin作为内参。

6

小胶质细胞和星形胶质细胞活化检测

评估DHC对CUMS小鼠海马小胶质细胞和星形胶质细胞活化的影响。

采用免疫荧光染色检测小胶质细胞标志物CD68/Iba-1和星形胶质细胞标志物C3/GFAP(A1)及S100A10/GFAP(A2)的表达。

7

体外细胞实验验证NLRP3作用

验证DHC对LPS诱导的小胶质细胞活化的影响及NLRP3过表达的作用。

BV2小胶质细胞用LPS和/或DHC处理,并用ov-NC或ov-NLRP3质粒转染,检测NLRP3、Iba-1蛋白表达及TNF-α、IL-1α、PGE2水平。

8

小胶质细胞条件培养基对星形胶质细胞活化的影响

验证活化的小胶质细胞是否通过分泌因子诱导A1星形胶质细胞活化。

收集各组BV2细胞的条件培养基,干预星形胶质细胞24小时,然后通过免疫荧光检测C3/GFAP和S100A10/GFAP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
C57BL/6小鼠Chengdu Dossy Experimental Animals Co., Ltd.--
脱氢紫堇碱----
氟西汀----
数码三目摄像头显微镜Olympus--
尼氏染色液(甲基紫法)SolarbioG1432
5-HT、DA、TNF-α、IL-6、IL-1β ELISA试剂盒----
TNF-α、IL-1α、PGE2试剂盒----
总蛋白提取试剂盒SolarbioBC3711
BCA蛋白定量试剂盒Abcamab102536
ECL化学发光试剂盒EMD MilliporeWBULS0500
抗NLRP3抗体Abcam--
抗Iba-1抗体Abcam--
抗IL-18抗体Abcam--
抗IL-1β抗体Abcam--
抗caspase-1抗体Abcam--
山羊抗兔IgG H&L(HRP)Abcam--
磷酸盐缓冲液Beyotime--
山羊血清ZSGB-BIOSP9002
FITC标记的山羊抗兔IgG(H+L)ServicebioGB22303
Cy3标记的山羊抗兔IgG(H+L)ServicebioGB21303
DAPI染色液ZSGB-BIOZLI-9557
共聚焦显微镜ZeissLSM700
BV2细胞培养基ProcellCM-0493
小鼠星形胶质细胞完全培养基ProcellCM-M157
BV2细胞ProcellCL-0493
小鼠星形胶质细胞ProcellCP-M157
Zeta Life高级DNA转染试剂Zeta Life--
pcDNA-NLRP3质粒Shanghai GenePharma Technology Co., Ltd.--
pcDNA载体Shanghai GenePharma Technology Co., Ltd.--
脂多糖----

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
动物模型建立与给药
小鼠品系、性别、周龄和体重:C57BL/6雄性,5-6周龄,16-20 g;CUMS应激方案:每天两种随机应激,持续5周;给药剂量:DHC 50、100、200 mg/kg,FLU 20 mg/kg;给药方式:灌胃,每日一次,持续4周。
阅读提示:Materials and methods: Animals, Groups and drug administration
行为学检测
蔗糖偏好实验参数:2%蔗糖溶液,蔗糖偏好度计算方法;悬尾实验:悬挂时间6分钟,记录最后4分钟;强迫游泳实验:水温25±2°C,测试时间5分钟
阅读提示:Materials and methods: Sucrose preference test, Tail suspension test, Forced swimming test
组织病理学检测
海马组织固定、切片厚度(5 µm);H&E染色步骤;Nissl染色液型号及步骤。
阅读提示:Materials and methods: Hematoxylin and eosin staining, Nissl staining
ELISA检测
组织匀浆制备方法(与生理盐水1:10);检测指标:5-HT、DA、TNF-α、IL-6、IL-1β;使用试剂盒说明。
阅读提示:Materials and methods: ELISA assay
Western blot
蛋白提取方法;SDS-PAGE凝胶浓度(10%);一抗稀释比例:NLRP3 (1:1000), Iba-1 (1:10,000), IL-18 (1:500), IL-1β (1:1000), caspase-1 (1:1000);二抗稀释比例(1:20000);内参β-actin
阅读提示:Materials and methods: Western blot
免疫荧光染色
抗原修复缓冲液:柠檬酸缓冲液(pH=6);封闭液:山羊血清;一抗:CD68, Iba-1, C3, GFAP, S100A10;二抗:FITC和Cy3标记的IgG稀释比例(1:100);DAPI染色时间。
阅读提示:Materials and methods: Immunofluorescence assay
体外细胞实验
BV2细胞培养条件;LPS浓度(100 ng/ml)和处理时间(12小时);DHC浓度(100 mg/L)和处理时间(24小时);转染时间(LPS诱导前6小时);星形胶质细胞干预时间(24小时)。
阅读提示:Materials and methods: Cell lines and cell culture, Cell transfection and treatment; Figure legends 9-11