靛玉红通过调节PI3K/AKT信号通路缓解视网膜神经退行性变

Indirubin alleviates retinal neurodegeneration through the regulation of PI3K/AKT signaling.

作者信息Huan Li, Huiying Zhang, Lushu Chen, Yaming Shen, Yuan Cao, Xiumiao Li, Jin Yao
PMID38387889
发布时间2024-02-23
DOI10.7555/JBR.37.20230078

实验完整度

包含体内ONC模型、体外原代RGC氧化损伤模型、网络药理学预测、蛋白质印迹验证PI3K/AKT/BAD/BCL-2通路及功能和行为学检测,证据层级多样。

主要模型

C57BL/6J小鼠视神经 crush (ONC) 损伤模型 原代小鼠视网膜神经节细胞 (RGCs) H2O2诱导的RGC氧化应激模型

重点核对

小鼠周龄和性别:6-8周龄雄性C57BL/6J小鼠 视网膜神经节细胞原代提取自2日龄C57BL/6小鼠 ONC损伤前3天玻璃体腔注射靛玉红浓度10 μmol/L 体外H2O2处理浓度200 μmol/L,靛玉红处理浓度500 nmol/L和1 μmol/L PI3K抑制剂LY294002浓度25 μmol/L,预处理24 h

摘要

视网膜神经退行性疾病是发达国家老年人失明的主要原因,包括青光眼、糖尿病视网膜病变、外伤性视神经病变和视神经炎等。目前的临床治疗效果不佳。本研究探讨了中药当归龙荟丸的主要生物活性成分之一靛玉红在视网膜神经退行性变中的作用。靛玉红在体内未显示出可检测的组织毒性,在体外也未显示出细胞毒性。此外,靛玉红改善了小鼠视神经 crush 损伤后的视觉功能并减轻了视网膜神经退行性变。此外,靛玉红减少了氧化应激诱导的视网膜神经节细胞凋亡。此外,靛玉红显著抑制了氧化应激诱导的细胞内活性氧产生增加和超氧化物歧化酶活性降低。机制上,靛玉红通过调节PI3K/AKT/BAD/BCL-2信号通路发挥神经保护作用。总之,靛玉红保护视网膜神经节细胞免受氧化损伤,并减轻视神经 crush 损伤诱导的视网膜神经退行性变。本研究为视网膜神经退行性疾病提供了潜在的治疗药物。

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
靛玉红能否通过调节PI3K/AKT信号通路缓解视网膜神经退行性变?
核心机制
靛玉红通过激活PI3K/AKT信号通路,调节下游BAD和BCL-2蛋白表达,抑制氧化应激诱导的视网膜神经节细胞凋亡,从而发挥神经保护作用。
主要证据
体外原代RGC实验中,靛玉红降低H2O2诱导的ROS增加和SOD活性下降,减少细胞凋亡;Western blot显示靛玉红增加p-AKT和BCL-2水平,降低BAD水平,LY294002可部分逆转该效应;体内ONC模型中,靛玉红改善F-VEP和视觉行为表现,减少RGC丢失。
研究意义
本研究为视网膜神经退行性疾病提供了潜在的治疗药物来源(中药活性成分),为后续中药治疗视网膜神经退行性疾病提供新见解。

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

体内毒性评估

评估靛玉红在视网膜组织中的安全性和对RGC的细胞毒性

小鼠玻璃体腔注射靛玉红或0.9%盐水,7天后通过HE染色、TUNEL染色和F-ERG检测视网膜形态和功能;体外通过CCK-8和Annexin V-FITC/PI双染检测RGC活力和凋亡。

2

体内功能验证(ONC模型)

验证靛玉红对ONC损伤后视觉功能和视网膜神经退行性变的影响

建立小鼠视神经crush(ONC)模型,于损伤前3天玻璃体腔注射靛玉红或0.9%盐水,7天后记录F-VEP、进行视觉悬崖测试和逼近刺激反应测试,并通过HE染色和免疫荧光评估RGC数量和轴突损伤。

3

体外RGC损伤模型建立与保护作用验证

验证靛玉红对H2O2诱导的RGC氧化损伤的保护作用

从2日龄小鼠视网膜提取原代RGC,使用H2O2诱导氧化损伤,通过CCK-8检测活力,Annexin V-FITC/PI检测凋亡。

4

氧化应激指标检测

评估靛玉红对氧化应激关键指标(ROS和SOD)的影响

使用DCFH-DA探针检测RGC内ROS水平;通过Western blot检测SOD表达水平。

5

机制验证(PI3K/AKT/BAD/BCL-2通路)

验证靛玉红是否通过PI3K/AKT/BAD/BCL-2信号通路发挥保护作用

使用Western blot检测AKT、p-AKT、BAD、BCL-2蛋白表达;使用PI3K抑制剂LY294002进行功能干预,观察其对靛玉红效应的影响;结合网络药理学预测靶点和通路。

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
靛玉红MCEHY-N0117
丙美卡因----
托吡卡胺----
羟丙甲纤维素----
OCT包埋剂Sakura4583
抗NeuN抗体Cell Signaling Technology36662
抗TUBB3抗体Abcamab18207
荧光标记二抗Cell Signaling Technology7076
PE-Cyanine7偶联CD90.2抗体Thermo Fisher Scientific25-0902-81
特定培养基ProcellCM-M122
细胞计数试剂盒-8BiosharpBS350-B
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒VazymeA211-01
抗AKT抗体Cell Signaling Technology4695
抗p-AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗BAD抗体Cell Signaling Technology9268
抗SOD2抗体Cell Signaling Technology13141
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
辣根过氧化物酶标记二抗Abcamab6721
增强化学发光Western试剂盒SbjbioBI-WB004
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
TUNEL检测试剂盒BeyotimeC1091
Hamilton注射器----
Espion视觉测试系统Diagnosys LLC--
荧光显微镜IX73-TH4-200Olympus--
流式细胞仪Beckman Coulter--
多功能酶标仪 (Filter Max F5)Molecular Devices--

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
小鼠品系、性别、年龄;麻醉药剂量;ONC操作参数(压迫时间、位置);造模前给药时间。
阅读提示:参见Materials and methods中的Animals、Intravitreal injection和ONC model部分。
药物处理
靛玉红浓度(体内10 μmol/L;体外500 nmol/L和1 μmol/L);溶剂(PBS或0.9%盐水);给药途径(玻璃体腔注射);处理时间(体内7天;体外24小时)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Intravitreal injection和Results部分。
体外细胞损伤模型
原代RGC提取来源和步骤;H2O2浓度(200 μmol/L)及处理时间(24小时);靛玉红浓度及时间。
阅读提示:参见Materials and methods中的Extraction and purification of primary RGCs及Results中的相关图例。
通路机制验证
PI3K抑制剂LY294002浓度(25 μmol/L)及预处理时间(24小时);Western blot抗体及稀释度;检测蛋白(AKT, p-AKT, BAD, BCL-2)。
阅读提示:参见Materials and methods中的Western blotting assay及Results中的机制部分。
视觉功能检测
F-VEP记录参数;视觉悬崖测试装置参数;逼近刺激参数(刺激次数、间隔);每组动物数。
阅读提示:参见Materials and methods中的F-VEP recording、Visual cliff test和Looming visual stimulus response test部分。