改良柑橘果胶通过抑制小胶质细胞中经TLR4/NF-κB信号通路的NLRP3炎症小体活化减轻脑缺血/再灌注损伤

Modified Citrus Pectin Alleviates Cerebral Ischemia/Reperfusion Injury by Inhibiting NLRP3 Inflammasome Activation via TLR4/NF-ĸB Signaling Pathway in Microglia.

作者信息Yu Cui, Nan-Nan Zhang, Dan Wang, Wei-Hong Meng, Hui-Sheng Chen
PMID35706530
发布时间2022-06-09
DOI10.2147/JIR.S366927

实验完整度

包含体内MCAO/R小鼠模型和体外OGD/R细胞模型,并通过神经功能评分、TTC染色、TUNEL/FJB染色、CCK-8、LDH、流式细胞术、免疫荧光和Western blot等多层级验证了功能和机制。

主要模型

C57BL/6J小鼠MCAO/R模型 HT-22神经元细胞OGD/R模型 BV-2小胶质细胞OGD/R模型

重点核对

MCAO/R模型小鼠性别为雄性,年龄10-12周,体重25-30g MCP给药剂量为200、400、800 mg/kg/d,腹腔注射,从MCAO前7天至再灌注后1天 OGD/R模型使用HT-22和BV-2细胞,OGD 6小时,复氧24小时 MCP处理浓度:细胞实验为1、2、4 g/L,于OGD前12小时加入培养基 主要评价指标:神经功能评分、脑含水量、梗死体积、TUNEL/FJB染色、CCK-8、LDH、流式细胞术、Western blot

摘要

背景:Galectin-3在中风损伤后的小胶质细胞炎症反应中充当介质。然而,抑制galectin-3是否能保护脑缺血/再灌注损伤仍不清楚。我们旨在研究改良柑橘果胶(MCP,一种galectin-3阻断剂)在缺血性中风中的神经保护作用及其潜在机制。方法:采用C57BL/6J小鼠的大脑中动脉闭塞/再灌注(MCAO/R)模型和神经元(HT-22)及小胶质细胞(BV-2)的氧糖剥夺/复糖复氧(OGD/R)模型进行以下实验:1)通过测量神经功能缺损评分、脑含水量、梗死体积、细胞活力和细胞凋亡,评估不同浓度MCP在体内和体外的神经保护作用;2)通过免疫荧光染色和Western blotting检测NLRP3炎症小体相关蛋白的表达,探讨其神经保护的机制。结果:在所测试的浓度中,小鼠800 mg/kg/d和细胞4 g/L的MCP分别在所有测试中与载体组相比显示出体内和体外神经保护作用。首先,MCP显著降低了MCAO/R模型的神经功能缺损评分、脑含水量和梗死体积,并减轻了大脑皮层中的细胞损伤。其次,MCP在神经元OGD/R模型中增加了细胞活力并减少了细胞凋亡。第三,MCP阻断galectin-3并降低了小胶质细胞中TLR4/NF-κBp65/NLRP3/cleaved-caspase-1/IL-1β的表达。结论:这是首次报道MCP通过阻断galectin-3在缺血性中风中发挥神经保护作用,其机制可能是通过抑制小胶质细胞中经TLR4/NF-κB信号通路的NLRP3炎症小体活化。

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
抑制galectin-3(通过MCP)是否能保护脑缺血/再灌注损伤,其潜在机制是什么?
核心机制
MCP通过阻断galectin-3,抑制小胶质细胞中TLR4/NF-κB信号通路介导的NLRP3炎症小体活化,减少cleaved-caspase-1和IL-1β的产生,从而减轻神经炎症和脑损伤。
主要证据
在小鼠MCAO/R模型中,MCP(800 mg/kg/d)显著改善神经功能缺损、降低脑含水量和梗死体积,减少TUNEL和FJB阳性细胞;在体外,MCP(4 g/L)提高HT-22细胞活力、降低凋亡,并降低BV-2细胞中NLRP3、cleaved-caspase-1、IL-1β、TLR4、NF-κBp65和galectin-3的表达。
研究意义
这是首次报道MCP在缺血性中风中通过阻断galectin-3发挥神经保护作用,为中风转化临床试验铺平了道路。

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

体内MCAO/R模型建立及MCP治疗

评估MCP对脑缺血/再灌注损伤的神经保护作用

C57BL/6J小鼠经历MCAO/R手术,术前7天至术后1天腹腔注射不同浓度MCP(200、400、800 mg/kg/d)或生理盐水,术后1天进行神经功能评分、TTC染色测量梗死体积、湿干法测量脑含水量,并进行TUNEL和FJB染色。

2

体外OGD/R模型及MCP处理

评估MCP对神经元OGD/R损伤的直接影响及通过小胶质细胞间接作用

HT-22和BV-2细胞经历OGD 6小时,复氧24小时,MCP(1、2、4 g/L)于OGD前12小时加入培养基;HT-22细胞与BV-2细胞上清共培养以模拟微环境,分别检测细胞活力(CCK-8)、LDH释放和细胞凋亡(流式)。

3

NLRP3炎症小体相关蛋白检测

验证MCP是否抑制小胶质细胞中NLRP3炎症小体活化

通过免疫荧光染色检测脑皮层中NLRP3与Iba1共定位,通过Western blot检测脑组织和BV-2细胞中NLRP3、caspase-1、cleaved-caspase-1、IL-1β的表达。

4

TLR4/NF-κB信号通路检测

验证MCP是否通过阻断galectin-3抑制TLR4/NF-κB通路

通过免疫荧光检测galectin-3与Iba1共定位,通过Western blot检测脑组织和BV-2细胞中galectin-3、TLR4、NF-κBp65的表达。

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
改良柑橘果胶Centrax International Corporation--
2,3,5-三苯基四氮唑氯化物SolarbioG3005
Iba1抗体Abcamab178847
Galectin-3抗体Proteintech60207-1-Ig
NLRP3抗体InvitrogenMA5-23919
Cy3标记二抗InvitrogenA27039
FITC标记二抗AbcamAb6785
DAPI----
BX53显微镜Olympus--
DP73相机Olympus--
TUNEL试剂盒WanleibioWLA127a
Fluoro-Jade B试剂盒BiosensisTR-150-FJB
DMEM培养基ServicebioG4510
胎牛血清Zhejiang Tianhang Biotechnology#11011-6125
磷酸盐缓冲液Sangon BiotechB548117
无糖DMEMProcellPM150270
CO2培养箱Shanghai LishenHF-90
低氧培养箱Shanghai LishenHF-100
CCK-8试剂盒WanleibioWLA074b
LDH检测试剂盒WanleibioWLA072
Annexin V-FITC----
碘化丙啶----
NovoCyte流式细胞仪Aceabio--
BCA蛋白定量试剂盒WanleibioWLA004
SDS-PAGE凝胶WanleibioWLA013
PVDF膜MilliporeIPVH00010
脱脂奶粉YiliQ/NYLB 0039S
TBST缓冲液SolarbioT1081
galectin-3抗体Proteintech60207-1-Ig
TLR4抗体WanleibioWL00196
NF-κBp65抗体WanleibioWL01980
caspase-1抗体WanleibioWL03450
IL-1β抗体WanleibioWL00891
NLRP3抗体Thermo FisherMA5-23919
β-actin抗体WanleibioWL01372
HRP标记二抗WanleibioWLA023
ECL化学发光试剂盒WanleibioWLA003
Gel-Pro-Analyzer软件Beijing LiuyiWD-9413B

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
C57BL/6J雄性小鼠,年龄10-12周,体重25-30g;MCAO/R模型线栓阻塞1小时,再灌注;实验分组及样本量
阅读提示:Materials and Methods: Animals and Experimental Groups, MCAO/R Modeling
药物处理
MCP剂量(200、400、800 mg/kg/d),给药途径(腹腔注射),给药时间(术前7天至术后1天)
阅读提示:Materials and Methods: Drug Treatment
体外细胞模型
HT-22和BV-2细胞培养条件,OGD 6小时,复氧24小时;MCP浓度(1、2、4 g/L),加药时间(OGD前12小时)
阅读提示:Materials and Methods: Cells and Experimental Groups, OGD/R Modeling
神经功能与梗死评估
神经功能评分标准,TTC染色步骤,脑含水量测定方法
阅读提示:Materials and Methods: Neurological Function Tests, Infarct Size Measurement, Brain Water Content Measurement
分子机制检测
免疫荧光染色抗体浓度,Western blot抗体浓度及内参
阅读提示:Materials and Methods: Immunofluorescence Staining, Western Blot Analysis