含溴结构域蛋白4敲低促进小鼠蛛网膜下腔出血模型中的神经元铁死亡

Bromodomain-containing protein 4 knockdown promotes neuronal ferroptosis in a mouse model of subarachnoid hemorrhage.

作者信息Peng Lu, Fan Zhang, Lei Yang, Yijing He, Xi Kong, Kecheng Guo, Yuke Xie, Huangfan Xie, Bingqing Xie, Yong Jiang, Jianhua Peng
PMID39104173
发布时间2026-02-01
DOI10.4103/NRR.NRR-D-24-00147

实验完整度

包含体内小鼠SAH模型、体外HT-22细胞模型、神经元特异性敲低、CUT&Tag及ChIP-qPCR机制验证,并进行了功能及行为学验证(总计5个证据层级)。

主要模型

C57BL/6小鼠蛛网膜下腔出血模型(血管内穿刺法) HT-22小鼠海马神经元细胞系 BRD4敲低的HT-22细胞系 神经元特异性BRD4敲低小鼠(AAV-hSyn-shRNA)

重点核对

脑室内注射AAV(5 μL,1 μL/min)及SAH诱导时间(注射后3周) OxyHb处理浓度(10 μM)和时间(48小时) GW5074处理浓度(5 μM) Fer-1处理浓度(6 μM) BRD4 shRNA序列(shRNA1)及其敲低效率(约75%)

摘要

神经元细胞死亡是多种病理生理过程的常见结果,也是蛛网膜下腔出血后神经功能障碍的关键因素。其中,神经元铁死亡在早期脑损伤中发挥重要作用。含溴结构域蛋白4是溴结构域和末端外结构域蛋白家族的成员,参与多种细胞死亡通路,但其调节铁死亡的机制仍不清楚。本研究的主要目的是在体内和体外探讨含溴结构域蛋白4如何影响蛛网膜下腔出血后的神经元铁死亡。我们的研究结果显示,内源性含溴结构域蛋白4与神经元共定位,其在蛛网膜下腔出血后48小时大脑皮层中的表达降低。此外,在体内和体外,蛛网膜下腔出血后铁死亡相关通路被激活。神经元中靶向抑制含溴结构域蛋白4通过铁蛋白自噬增加脂质过氧化和细胞内亚铁离子积累,最终导致神经元铁死亡。利用切割下靶标和标记分析,我们发现体外氧合血红蛋白刺激后,含溴结构域蛋白4在Raf-1启动子区域的富集减少。此外,用Raf-1抑制剂GW5074处理含溴结构域蛋白4敲低的HT-22细胞系,通过抑制Raf-1/ERK1/2信号通路加剧了神经元铁死亡。而且,靶向抑制神经元含溴结构域蛋白4加剧了蛛网膜下腔出血后的早期和长期神经功能缺损。我们的研究结果表明,含溴结构域蛋白4在蛛网膜下腔出血后可能具有神经保护作用,抑制铁死亡可能有助于治疗蛛网膜下腔出血。

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
BRD4如何调控蛛网膜下腔出血后的神经元铁死亡及其潜在机制?
核心机制
BRD4通过结合Raf-1启动子区域调控Raf-1表达,进而激活Raf-1/ERK1/2信号通路,抑制铁蛋白自噬介导的神经元铁死亡。
主要证据
体内外实验显示,SAH或OxyHb处理后BRD4表达下降,铁死亡相关通路激活;BRD4敲低加剧铁死亡和神经功能缺损;CUT&Tag和ChIP-qPCR证实BRD4在Raf-1启动子富集减少;GW5074抑制Raf-1/ERK1/2通路加重铁蛋白自噬和铁死亡。
研究意义
研究提示BRD4在蛛网膜下腔出血后具有神经保护作用,抑制铁死亡可能成为治疗蛛网膜下腔出血的潜在策略。

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SAH模型并评估BRD4表达

验证SAH后BRD4表达变化及其与神经元的共定位

采用改良单夹法建立小鼠SAH模型,通过Western blot和免疫荧光检测大脑皮层BRD4表达及与NeuN共定位。

2

检测SAH后铁死亡相关通路激活

评估SAH后铁死亡标志物的变化

检测大脑皮层中MDA、GPX4、SLC7A11、CoQ10B的表达水平。

3

体外OxyHb处理HT-22细胞模拟SAH

验证OxyHb对BRD4表达和铁死亡的影响

用OxyHb处理HT-22细胞,检测细胞活力、铁死亡指标及BRD4表达。

4

铁死亡抑制剂Fer-1验证

验证铁死亡在OxyHb诱导的细胞死亡中的作用

用Fer-1处理OxyHb刺激的HT-22细胞,检测细胞活力和铁死亡指标。

5

BRD4敲低对铁死亡的影响

验证BRD4敲低是否促进铁死亡

用shRNA慢病毒敲低HT-22细胞BRD4,经OxyHb处理,检测细胞活力、脂质过氧化及GPX4表达。

6

铁蛋白自噬机制验证

探究BRD4敲低促进铁死亡是否通过铁蛋白自噬

检测铁代谢和自噬相关基因及蛋白表达,并使用FerroOrange和Lyso-Tracker共定位观察Fe2+与溶酶体。

7

CUT&Tag及ChIP-qPCR鉴定BRD4靶基因

寻找BRD4调控铁蛋白自噬的分子靶点

通过CUT&Tag分析BRD4结合峰,结合GO/KEGG分析筛选关键基因,并用ChIP-qPCR验证BRD4在Raf-1启动子区域的结合。

8

Raf-1/ERK1/2通路验证

验证BRD4通过Raf-1/ERK1/2通路调控铁死亡

检测Raf-1、p-ERK1/2、ERK1/2表达,并使用GW5074抑制Raf-1观察对铁死亡的影响。

9

体内神经元特异性BRD4敲低验证

验证神经元BRD4敲低对SAH后铁死亡和神经功能的影响

通过脑室内注射AAV-hSyn-shRNA敲低神经元BRD4,诱导SAH,检测铁死亡指标和行为学。

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
异氟烷RWD Life ScienceR510-22-10
DMEM培养基Thermo Fisher ScientificAH30012053
胎牛血清VivaCellC04001-500
青霉素/链霉素SolarbioP1400
氧合血红蛋白Jinpin Chemical TechnologyJP020
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
GW5074MedChemExpressHY-10542
嘌呤霉素----
CCK-8细胞增殖检测试剂盒HanbioHB-CCK8-4
胰蛋白酶-EDTA溶液SolarbioT1300
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶和磷酸酶抑制剂BeyotimeP1050
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012S
一步法PAGE凝胶快速制备试剂盒VazymeE302, E304
PVDF膜----
高灵敏度ECL化学发光检测试剂盒VazymeE412-01
抗BRD4抗体Abcamab243862
抗GPX4抗体Proteintech67763-1-Ig
抗SLC7A11抗体Proteintech26864-1-AP
抗CoQ10B抗体Thermo Fisher ScientificPA5-90284
抗SQSTM1/P62抗体AbclonalA19700
抗LC3B抗体Proteintech14600-1-AP
抗FTH1抗体AbmartTD6278S
抗Raf-1抗体Cell Signaling Technology9422T
抗Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4695T
抗磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4370S
抗β-actin抗体Proteintech20536-1-AP
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
HRP标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00001-1
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
HiScript III RT SuperMix for qPCR (+gDNA wiper)VazymeR323
ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ711
Epox 812树脂SPI SuppliesSpi-02660
DCFH-DA探针BeyotimeS0033S
Hoechst染料BeyotimeC1025
脂质过氧化MDA检测试剂盒BeyotimeS0131S
BODIPY 581/591 C11MedChemExpressHY-D1301
Lyso-Tracker Green溶酶体探针BeyotimeC1047S
FerroOrange亚铁离子探针DojindoF374
亚铁离子比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K773-M
亚铁离子比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K881-M
抗NCOA4抗体AbmartTD4255
Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgGAbcamab150077
Alexa Fluor 594标记的山羊抗兔IgGAbcam150080
DAPIAbcamab104139
O.C.T.包埋剂SAKURA4853
快速抗原修复液BeyotimeP0090
抗NeuN抗体Abcamab104224
抗GPX4抗体Abcamab125066
Alexa Fluor 594标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab150116
Alexa Fluor 647标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab150115
Hyperactive通用CUT&Tag检测试剂盒VazymeTD903
抗BRD4抗体Abcamab243862
抗IgG抗体AbclonalAC005
山羊抗兔IgGAbclonalAS070
TruePrep Index Kit V2 for IlluminaVazymeTD202
ChIP检测试剂盒BeyotimeP2078
DNA纯化离心柱Thermo Fisher ScientificK0702
脑立体定位仪RWD Life Science--
微量注射装置----

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;SAH诱导方法(改良单夹法);麻醉条件;术后护理
阅读提示:Methods: Animals, Subarachnoid hemorrhage models
神经元特异性BRD4敲低
AAV载体信息(hSyn启动子、shRNA序列)、注射剂量、注射速度、注射位置、SAH诱导时间
阅读提示:Methods: Neuron-specific bromodomain-containing protein 4 knockdown in mice
细胞模型
HT-22细胞来源、培养条件、OxyHb处理浓度和时间
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment conditions
药物处理
Fer-1浓度、GW5074浓度、处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment conditions; Results Figure 4, Figure 8
铁死亡检测
MDA检测试剂盒、BODIPY C11浓度、FerroOrange浓度、Fe2+检测方法
阅读提示:Methods: Malondialdehyde assay, Lipid peroxide detection, Ferrous iron staining, Measurement of Fe2+ content
分子机制验证
CUT&Tag实验条件、ChIP-qPCR引物序列、抗体信息
阅读提示:Methods: Cleavage under targets and tagmentation assay, Chromatin Immunoprecipitation-quantitative polymerase chain reaction
行为学评估
评估时间点、各测试的具体参数(如水迷宫训练天数、转棒转速等)
阅读提示:Methods: Early neurological function evaluation, Evaluation of long-term neurological function