姜黄素通过PI3K/AKT/NF-κB信号通路抑制中性粒细胞迁移从而减轻狼疮性肾炎

Curcumin attenuates lupus nephritis by inhibiting neutrophil migration via PI3K/AKT/NF-κB signalling pathway.

作者信息Hui Yang, Haiwei Zhang, Lili Tian, Panpan Guo, Shanshan Liu, Hongwei Chen, Lingyun Sun
PMID39053932
发布时间2024-07
DOI10.1136/lupus-2024-001220

实验完整度

包含两种狼疮小鼠模型(MRL/lpr和R848诱导)、患者中性粒细胞体外实验、HL60细胞迁移实验,并进行了功能验证(组织病理、免疫荧光、ELISA、RT-PCR、Western blot)和机制验证(信号通路抑制)。

主要模型

MRL/lpr小鼠 R848诱导的C57BL/6J狼疮小鼠 HL60细胞 LN患者外周血中性粒细胞

重点核对

小鼠品系、性别和年龄:MRL/lpr雌性小鼠(15周龄),C57BL/6J雌性小鼠 姜黄素剂量和给药方式:腹腔注射50 mg/kg,MRL/lpr小鼠连续2周,R848模型每日给药 R848诱导方案:50 μg TLR7激动剂R848溶于25 μL丙酮,涂抹耳部表皮,每周3次,直至处死 中性粒细胞分离和培养:PolymorphPrep分离,10 μM姜黄素处理24小时 Transwell迁移实验:3 μm孔径,IL-8(100 ng/mL)和姜黄素(10 μM)处理HL60细胞2小时

摘要

目的:探讨姜黄素通过抑制中性粒细胞迁移治疗狼疮性肾炎(LN)的作用及其潜在机制。方法:使用两种狼疮小鼠模型,MRL/lpr小鼠和R848处理的小鼠,腹腔注射50 mg/kg姜黄素。采用H&E和Masson染色评估肾脏组织病理学变化。免疫荧光用于评估免疫复合物的沉积。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测炎症因子的表达,通过蛋白质印迹检测蛋白表达。结果:我们揭示了姜黄素在改善MRL/lpr小鼠和R848诱导的狼疮小鼠的炎症状态方面的显著潜力。姜黄素有效减缓炎症进展,减少中性粒细胞浸润及其关键炎症因子的释放,从而减轻肾组织炎症。机制上,姜黄素显著抑制p-PI3K、p-AKT和p-NF-κB的表达,这些因子被白细胞介素-8上调以诱导中性粒细胞迁移和肾脏炎症,从而减少中性粒细胞迁移和炎症因子的释放。结论:姜黄素通过抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路显著抑制肾脏中性粒细胞的募集和促炎因子的释放,为LN的治疗提供了新的治疗靶点和用药策略。

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
姜黄素是否通过抑制中性粒细胞迁移来减轻狼疮性肾炎,以及其潜在的分子机制是什么?
核心机制
姜黄素通过抑制PI3K/AKT/NF-κB信号通路的磷酸化,从而抑制中性粒细胞的迁移和炎症因子的释放。
主要证据
在MRL/lpr和R848诱导的狼疮小鼠模型中,姜黄素治疗显著减少肾脏中性粒细胞浸润、免疫复合物沉积和肾脏病理损伤;体外实验中,姜黄素抑制IL-8诱导的HL60细胞迁移,并降低p-PI3K、p-AKT和p-NF-κB的表达。
研究意义
本研究为姜黄素作为治疗狼疮性肾炎的潜在治疗药物提供了实验依据,特别是针对中性粒细胞驱动的炎症,并为临床治疗提供了新的策略和靶点。

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

动物模型建立与姜黄素治疗

评估姜黄素对两种狼疮小鼠模型(MRL/lpr和R848诱导)的治疗效果。

使用MRL/lpr小鼠(15周龄)和R848诱导的C57BL/6J小鼠,腹腔注射姜黄素(50 mg/kg)或溶剂对照,持续2周(MRL/lpr)或整个实验期间(R848模型)。

2

肾脏病理与功能评估

评估姜黄素对狼疮小鼠肾脏损伤和功能的影响。

通过H&E和Masson染色评估肾脏组织病理变化;检测尿蛋白和血清肌酐水平;通过免疫荧光评估IgG和C3沉积。

3

免疫细胞分析

评估姜黄素对狼疮小鼠免疫细胞(Treg和中性粒细胞)的影响。

通过流式细胞术检测外周血、脾脏和淋巴结中的Treg细胞比例,以及肾脏和血液中的中性粒细胞比例。

4

炎症因子与基因表达检测

评估姜黄素对肾脏组织和中性粒细胞炎症因子表达的影响。

通过RT-qPCR检测肾脏和中性粒细胞中炎症因子(Tnfα, Il-1β, Il-6, Ifn-γ等)和纤维化相关基因(α-Sma, Tgfβ)的表达;通过ELISA检测血清中IL-6、IFN-γ和抗dsDNA抗体水平。

5

体外中性粒细胞迁移与机制验证

验证姜黄素通过PI3K/AKT/NF-κB信号通路抑制中性粒细胞迁移。

使用HL60细胞进行Transwell迁移实验(IL-8诱导);Western blot检测p-PI3K、p-AKT、p-NF-κB及其总蛋白表达。

6

患者中性粒细胞体外验证

验证姜黄素对LN患者中性粒细胞炎症因子表达的抑制作用。

从LN患者和健康对照外周血分离中性粒细胞,用10 μM姜黄素处理24小时,RT-qPCR检测炎症因子(TNFα, IFNα, IFNβ, IFNγ, IL-1β, IL-6, IL-8)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
RPMI 1640培养基Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
胎牛血清Gibco--
姜黄素MedChemExpressHY-N0005
多形核细胞分离液TBD--
小鼠1×淋巴细胞分离液TBDLTS1092
L/D-APC-Cy7抗体Invitrogen65-0865-18
CD4-FITC抗体BioLegend100406
CD8-BV510抗体BD563068
CD25-APC抗体BioLegend101909
Foxp3-PE抗体BioLegend126403
CD45-PE Cy7抗体BioLegend103114
CD11b-BV421抗体BioLegend101236
Ly6G-FITC抗体BioLegend127606
固定/破膜试剂盒Invitrogen2367477
胶原酶IISigmaV900892
柠檬酸盐缓冲液----
牛血清白蛋白----
Ly6G抗体Abcamab238132
HRP标记的山羊抗兔IgGServicebioGB23303
甲基绿----
C3抗体Abcamab200999
山羊抗小鼠IgG(H+L)Abcamab150113
山羊抗兔IgG(H+L)Cell Signaling Technology4413S
Hoechst 33258Sigma94403
Transwell小室(3 μm)LabSelect14322
HL60细胞PricellaCL-0110
IMDM培养基----
结晶紫----
RIPA裂解液Biosharp--
蛋白磷酸酶抑制剂----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜Bio-Rad--
p-PI3K抗体Cell Signaling Technology4228T
PI3K抗体Cell Signaling Technology4249T
p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060T
AKT抗体Cell Signaling Technology4691T
p-NF-κB抗体Cell Signaling Technology3033T
NF-κB抗体Cell Signaling Technology8242T
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174T
二抗(山羊抗兔IgG-HRP)AiFang BiologicalAFSA004
ChemiDocXRS+成像系统Tanon--
TRIzol试剂Vazyme--
PrimeScript RT试剂盒Vazyme--
SYBR Green ITakara Biotechnology--
Nanodrop分光光度计----
QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
IL-6 ELISA试剂盒Multi SciencesEK206
IFN-γ ELISA试剂盒Multi SciencesEK280
GraphPad Prism V.9.0软件GraphPad--
Olympus IX73显微镜Olympus--
Olympus FV3000共聚焦显微镜Olympus--
BD LSRFortessa流式细胞仪BD--

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
小鼠模型与给药
MRL/lpr小鼠的周龄(15周)、性别(雌性)、姜黄素剂量(50 mg/kg)和给药途径(腹腔注射)、治疗周期(2周);R848诱导模型:C57BL/6J小鼠周龄、R848剂量(50 μg)、溶剂(25 μL丙酮)、涂抹部位(耳部)、频率(每周3次)、姜黄素给药剂量和途径。
阅读提示:参见Materials and methods中的Animals部分
中性粒细胞分离与培养
分离方法(PolymorphPrep)、细胞数量(1×10^6)、培养条件(RPMI 1640含10% FBS、1%青霉素-链霉素)、姜黄素浓度(10 μM)和处理时间(24小时)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Isolation of neutrophils部分
流式细胞术分析
抗体组合(CD4-FITC、CD25-APC、Foxp3-PE;CD45-PE Cy7、CD11b-BV421、Ly6G-FITC)、孵育条件(4°C,30分钟)、固定/破膜步骤、细胞数量(1×10^6)、肾脏细胞消化条件(0.1%胶原酶II,37°C,30分钟)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Flow cytometry部分
Transwell迁移实验
Transwell孔径(3 μm)、细胞系(HL60)及数量(1×10^6)、IL-8浓度(100 ng/mL)、姜黄素浓度(10 μM)、培养基(IMDM含10% FBS、1%青霉素-链霉素)、孵育时间(2小时)、计数方法(5个随机视野)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Transwell migration assay部分
Western blot分析
蛋白提取方法(RIPA裂解液含1 mM磷酸酶抑制剂)、离心条件(12,000 rpm,4°C,15分钟)、抗体稀释比(1:1000)、在4°C孵育过夜、二抗稀释比(1:5000)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Western blot analysis部分
RT-qPCR检测
RNA提取试剂(TRIzol)、cDNA合成试剂盒(PrimeScript RT)、qPCR试剂(SYBR Green I)、仪器(QuantStudio 6 Flex)、引物序列参见表2。
阅读提示:参见Materials and methods中的Real-time RT-PCR部分和表2
ELISA检测
血清样本、检测指标(IL-6、IFN-γ)及试剂盒货号(EK206、EK280)、操作遵循制造商说明书。
阅读提示:参见Materials and methods中的Enzyme-linked immunosorbent assay部分