Forskolin可能通过抑制钙信号通路和IL-17-STEAP4信号通路改善实验性自身免疫性脑脊髓炎

Forskolin improves experimental autoimmune encephalomyelitis in mice probably by inhibiting the calcium and the IL-17-STEAP4 signaling pathway.

作者信息Qinyao Yu, Mengqing Li, Umer Anayyat, Cai Zhou, Shenglan Nie, Hua Yang, Fengyi Chen, Shuling Xu, Yunpeng Wei, Xiaomei Wang
PMID39229522
期刊Heliyon
发布时间2024-08-10
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e36063

实验完整度

高

包含体外细胞实验(LPS诱导BV-2细胞)和体内EAE动物模型,并进行了功能验证(临床评分、运动行为)和机制验证(转录组、Western blot、流式等)。

主要模型

LPS诱导的BV-2小胶质细胞(体外) MOG诱导的EAE小鼠模型(C57BL/6雌性小鼠,体内)

重点核对

BV-2细胞分组:Sham、LPS、LPS+FSK;FSK浓度为6.25 μM,处理48小时 EAE诱导:MOG 200 μg皮下注射,配合百日咳毒素500 ng腹腔注射;FSK灌胃2 mg/kg 行为学评估:第18天开放场实验,记录移动距离和平均速度 流式细胞术检测脾脏和淋巴结中CD4+和CD4+IL-17+细胞比例 Western blot检测脊髓中NFATc1、IL-6、STAT3、STEAP4等蛋白表达

摘要

多发性硬化(MS)是一种中枢神经系统的慢性自身免疫性疾病。Forskolin(FSK)是一种来源于植物的二萜类化合物,具有优良的免疫调节特性,但尚未有关于其治疗MS的系统报道。本研究在细胞和动物MS模型上探讨了FSK的治疗效果,并初步探索了相关机制。结果表明,在细胞水平上,FSK抑制了LPS预处理的BV-2细胞的炎症反应,降低了STEAP4的表达,并减轻了铁沉积。同时,在动物水平上,FSK治疗阻止了实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的进展,减轻了病变部位的损伤,降低了外周血中促炎因子的浓度,并抑制了EAE小鼠外周免疫器官的免疫反应。此外,FSK治疗降低了脊髓中STEAP4的表达,并有效恢复了EAE小鼠脑、脊髓和血清中的铁平衡。进一步研究表明,FSK可以降低IL-17的表达,阻止TH17细胞的分化,并抑制钙信号通路。因此,这些结果表明FSK可能具有临床治疗MS的潜力。

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
本研究旨在探究Forskolin(FSK)对多发性硬化(MS)细胞和动物模型的治疗效果及其潜在机制。
核心机制
FSK可能通过抑制钙信号通路和IL-17-STEAP4信号通路来改善EAE:FSK抑制钙信号通路,降低IL-17表达,抑制TH17细胞分化,同时下调STEAP4表达,减少铁沉积,从而减轻神经炎症和脱髓鞘。
主要证据
在BV-2细胞中,FSK抑制LPS诱导的炎症因子表达、下调STEAP4并减少铁沉积;在EAE小鼠中,FSK降低临床评分、改善运动功能、减少脊髓和脑组织中炎症因子和STEAP4表达,并恢复铁平衡;转录组和Western blot显示钙信号通路和STAT3、IL-6等蛋白变化。
研究意义
研究提示FSK可能具有临床治疗MS的潜力,但需要更多研究确定其安全性和有效性。

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

体外细胞炎症模型建立及FSK抗炎作用评估

验证FSK对LPS诱导的BV-2细胞炎症反应的影响。

使用1 μg/mL LPS预处理BV-2细胞24小时,再以6.25 μM FSK处理48小时,通过CCK-8检测细胞活力,ELISA检测IL-6,qPCR检测炎症因子和趋化因子表达。

2

STEAP4过表达细胞模型建立及FSK作用验证

探究FSK对STEAP4过表达BV-2细胞中炎症和铁代谢的影响。

通过慢病毒转染构建STEAP4过表达的BV-2细胞,然后以6.25 μM FSK处理48小时,检测IL-6、STEAP4表达和总铁离子浓度。

3

EAE小鼠模型建立及FSK治疗评估

评估FSK对EAE小鼠疾病进展、行为学和病理学的影响。

使用MOG免疫C57BL/6小鼠建立EAE模型,FSK组灌胃2 mg/kg,每日记录体重和临床评分,第18天进行开放场实验,LFB染色观察脊髓脱髓鞘。

4

外周免疫反应检测

分析FSK对EAE小鼠脾脏和淋巴结中免疫细胞和炎症因子的影响。

流式细胞术检测CD4+和CD4+IL-17+细胞比例,qPCR和WB检测脾脏中IL-17A、IL-6、IFN-γ等表达。

5

脊髓转录组测序及信号通路分析

探索FSK改善EAE的潜在分子机制。

对脊髓组织进行转录组测序,KEGG通路富集分析,并验证钙信号通路和TH17分化相关蛋白表达。

6

中枢神经系统炎症因子及铁代谢检测

评估FSK对病变部位炎症和铁稳态的影响。

检测脊髓和脑组织中IL-17A等炎症因子表达,以及STEAP4和总铁离子浓度。

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。

验证细胞活力
验证蛋白表达
检测免疫细胞亚群
评估动物行为
组织病理学染色
生化检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
髓鞘少突胶质细胞糖蛋白KangbeiTQ33371-50
弗氏佐剂SigmaF5881
百日咳毒素Jena BiosciencePR-BA120P-S
毛喉素Xi'an Tian Feng Biological Technology Co.--
DMEM高糖培养基Gibco11965092
BV-2细胞PricellaCL-0493A
细胞筛网Acrodisc--
FITC标记的抗CD4抗体BD Biosciences561833
PE标记的抗IL-17A抗体BD Biosciences561020
流式细胞仪BD--
CCK-8试剂盒MedChemExpress47910-79-2
ELISA试剂盒Thermo88-7064-88
总铁离子比色法检测试剂盒ElabscienceE-BC-K772-M
聚凝胺BeyotimeC0351
携带STEAP4的病毒OBiO Technology--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23250
ECL化学发光试剂盒MeilunBioMA0186
凝胶成像系统Tanon-5220--
抗IL-6、抗IL-17A、抗NF-κB、抗P-JNK、抗JNK、抗NFATC1、抗STAT3、抗STEAP4抗体SAB--
Trizol试剂Takara15596026
Hifair II第一链cDNA合成试剂盒YESEN11141ES10
Hieff UNICON通用蓝色qPCR和SYBR Green预混液YESEN--
Luxol Fast Blue髓鞘染色试剂盒SolarbioG3245
光学显微镜OLYMPUS--
Pheno Typer 3000笼具Noduls--
Ethovision XT V14处理系统Noduls--
酶标仪BioTek--
酶标仪Tecan--

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
细胞培养与处理
BV-2细胞的来源(Pricella, CL-0493A)和培养条件(DMEM高糖、10% FBS、双抗);LPS浓度(1 μg/mL)和FSK浓度(6.25 μM)及处理时间(48小时)
阅读提示:详见Materials and methods 2.5和2.6
细胞活力检测
CCK-8试剂盒(MedChemExpress, 47910-79-2)的使用步骤和测量波长(450 nm)
阅读提示:详见Materials and methods 2.7
EAE模型制备
小鼠品系(C57BL/6雌性)、周龄(6-8周)、分组(每组7只);MOG剂量(200 μg)和注射方式(皮下,3-4点);百日咳毒素剂量(500 ng)和注射时间(免疫当天和48小时后)
阅读提示:详见Materials and methods 2.1
FSK给药
FSK剂量(2 mg/kg)、溶剂(5%乙醇溶液)和给药方式(灌胃)
阅读提示:详见Materials and methods 2.1
行为学评估
开放场实验的时间(第18天)、记录时长(30分钟)和统计指标(总移动距离、平均速度)
阅读提示:详见Materials and methods 2.2和Results 3.2
流式细胞术
脾脏和淋巴结的分离方法;抗体(FITC anti-CD4, PE anti-IL-17A)的浓度和孵育条件
阅读提示:详见Materials and methods 2.4
分子表达检测
qPCR引物序列(Table 2);Western blot抗体(anti-IL-6, anti-IL-17A, anti-NF-κB, anti-P-JNK, anti-JNK, anti-NFATC1, anti-STAT3, anti-STEAP4)
阅读提示:详见Materials and methods 2.11和2.12
铁含量检测
总铁离子检测试剂盒(Elabscience E-BC-K772-M)的操作步骤和测量波长(590 nm)
阅读提示:详见Materials and methods 2.10