西维来司他钠通过抑制JNK/NF-κB和激活Nrf2/HO-1信号通路减轻急性肺损伤

Sivelestat sodium attenuates acute lung injury by inhibiting JNK/NF-κB and activating Nrf2/HO-1 signaling pathways.

作者信息Hong Zhang, Jun Zeng, Jiankang Li, Huankai Gong, Meiling Chen, Quan Li, Shengxing Liu, Shanjun Luo, Huanxiang Dong, Yingke Xu, Huanling Duan, Ling Haung, Chuanzhu Lv
PMID36724020
发布时间2023-05-01
DOI10.17305/bb.2022.8549

实验完整度

包含体外细胞模型(HPMECs)和体内大鼠模型(KP诱导ALI),并使用通路抑制剂(ML385、ANI)进行功能验证,结合病理、分子和生存分析。

主要模型

HPMECs细胞 KP诱导的ALI大鼠模型

重点核对

SIV体外浓度50和100 μg/mL,体内剂量50和100 mg/kg TNF-α浓度0.2 μg/mL处理24 h KP菌液浓度1.2×10^10 CFU/mL,气管内注射0.2 mL ML385 30 mg/kg、ANI 1 mg/kg腹腔注射 SIV在细菌注射后12 h开始给药,持续6天

摘要

西维来司他钠(SIV)是一种中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂,主要用于急性呼吸窘迫综合征(ARDS)或急性肺损伤(ALI)的临床治疗。然而,关于SIV治疗ALI的研究有限。因此,本研究探讨了SIV对ALI保护作用的潜在分子机制。人肺微血管内皮细胞(HPMECs)用肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激,雄性Sprague-Dawley大鼠气管内注射肺炎克雷伯菌(KP)并给予SIV、ML385和茴香霉素(ANI)处理,分别在体外和体内模拟ALI的病理过程。在体外和体内评估了炎症细胞因子水平和氧化应激指标。分析了肺组织的湿/干(W/D)比、组织病理学变化、支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎症细胞水平和大鼠存活率。通过Western blot和免疫荧光分析检测HPMECs和肺组织中JNK/NF-κB(p65)和Nrf2/HO-1的水平。给予SIV降低了炎症因子水平、细胞内活性氧(ROS)产生和丙二醛(MDA)水平,并增加了肺组织中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的水平。同时,SIV减轻了病理损伤,降低了W/D比和肺组织中的炎症细胞浸润。此外,SIV还抑制了JNK/NF-κB信号通路的激活,促进了Nrf2的核转位,并上调了血红素加氧酶1(HO-1)的表达。然而,ANI或ML385显著逆转了这些变化。SIV有效减轻了炎症反应和氧化应激。其潜在分子机制与JNK/NF-κB激活和Nrf2/HO-1信号通路抑制有关。这进一步加深了对SIV对ALI保护作用的理解。

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
SIV除抑制中性粒细胞弹性蛋白酶外,是否通过调节JNK/NF-κB和Nrf2/HO-1信号通路减轻ALI的炎症和氧化应激?
核心机制
SIV通过抑制JNK/NF-κB信号通路激活和促进Nrf2核转位、上调HO-1表达,从而减轻炎症反应和氧化应激。
主要证据
在TNF-α刺激的HPMECs和KP诱导的ALI大鼠模型中,SIV降低炎症因子水平、ROS和MDA,升高SOD和GSH-Px,改善病理损伤和存活率;ML385或ANI逆转这些效应。
研究意义
本研究揭示了SIV对ALI保护作用的潜在分子机制,加深了对SIV治疗ALI的理解。

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

体外细胞损伤模型建立与SIV预处理

验证SIV对TNF-α诱导的HPMECs损伤的保护作用。

HPMECs分为Ctrl、TNF-α、TNF-α+SIV (50、100 μg/mL)组;SIV预处理2 h后加入TNF-α (0.2 μg/mL)共培养24 h。

2

体外机制验证:通路抑制剂干预

验证SIV的作用是否依赖于JNK/NF-κB和Nrf2/HO-1通路。

HPMECs分为Ctrl、TNF-α、TNF-α+SIV (100 μg/mL)、TNF-α+SIV+ML385、TNF-α+SIV+ANI组,共培养24 h,检测ROS、炎症因子和通路蛋白。

3

体内ALI模型建立与SIV治疗

评估SIV对KP诱导的ALI大鼠的治疗效果。

雄性SD大鼠气管内注射KP (1.2×10^10 CFU/mL, 0.2 mL)建立ALI模型,12 h后腹腔注射SIV (50、100 mg/kg)或通路抑制剂,持续6天。

4

体内机制验证与功能评价

验证SIV在体内通过调节JNK/NF-κB和Nrf2/HO-1通路发挥保护作用。

检测肺组织病理、W/D比、存活率、氧化应激指标、血清炎症因子、BALF细胞计数和通路蛋白表达。

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
西维来司他钠上海汇伦江苏药业有限公司--
肿瘤坏死因子-αPeproTech--
细胞计数试剂盒8Biosharp--
活性氧检测试剂盒Biosharp--
DMEM培养基Gibco; ThermoFisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Procell Life Science & Technology Co., Ltd.--
青霉素-链霉素-两性霉素BProcell Life Science & Technology Co., Ltd.--
ML385Med Chem ExpressHY-100523
茴香霉素Med Chem ExpressHY-18982
Eastep® Super总RNA提取试剂盒Promega CorporationLS1040
Hifair® II 第一链cDNA合成SuperMix(含gDNA去除剂)Yeasen Biotechnology Science and Technology Ltd.11123ES60
IL-1β、IL-8和TNF-α ELISA试剂盒上海凡科生物科技有限公司--
GSH-Px检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
MDA检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
SOD检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
红细胞裂解液Biosharp--
瑞氏-吉姆萨染色液Beyotime Biotechnology--
Hieff® qPCR SYBR Green预混液(Low Rox Plus)Yeasen--
Triton X-100BiosharpBS084
快速封闭液BeyotimeP0260
CoraLite594标记山羊抗兔IgG (H+L)ProteintechSA00013-4
含DAPI的抗荧光淬灭封片剂BiosharpBL739A
RIPA裂解液BiosharpBL504A
细胞浆和细胞核蛋白提取试剂盒BiosharpBL670A
ECL化学发光检测试剂盒BiosharpBL520A
p-JNK抗体Abcamab76572
JNK抗体Abcamab179461
p-p65抗体CST#3033
p65抗体CST#8242
HO-1抗体Abcamab68477
Nrf2抗体GeneTexGTX103322
Lamin B1抗体Proteintech#12987-1-AP
GAPDH抗体Biossbs-2188R
HRP标记的山羊抗兔二抗BiosharpBL003A

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
体外细胞实验
细胞系、SIV浓度(50、100 μg/mL)、TNF-α浓度(0.2 μg/mL)、处理时间(24 h)、ML385和ANI浓度
阅读提示:Materials and Methods中的“Cell groups and treatments”、“CCK-8 assay”、“Intracellular ROS detection”
体内动物实验
动物品系(SD大鼠)、性别(雄性)、年龄(12-14周)、体重(180-220 g)、KP菌浓度(1.2×10^10 CFU/mL)、给药途径(气管内注射)、SIV剂量(50、100 mg/kg)、ML385剂量(30 mg/kg)、ANI剂量(1 mg/kg)、给药时间
阅读提示:Materials and Methods中的“Animals and experimental design”
机制验证
通路蛋白检测(p-JNK, JNK, p-p65, p65, HO-1, Nrf2)、抗体来源和稀释比例、BCA定量方法
阅读提示:Materials and Methods中的“Western blot”和“Immunofluorescence staining”
功能检测
ELISA试剂盒品牌、BALF收集方法、W/D比测定方法、MDA/SOD/GSH-Px试剂盒品牌
阅读提示:Materials and Methods中的“BALF analysis”、“Detection of oxidative stress indicators”和“ELISA”