新型化合物藁本内酯环丙内酰胺通过FPR1/NLRP3信号轴减轻缺血性卒中后的神经炎症

A Novel Compound Ligusticum Cycloprolactam Alleviates Neuroinflammation After Ischemic Stroke via the FPR1/NLRP3 Signaling Axis.

作者信息Juan Gao, Gang Su, Jifei Liu, Jinyang Song, Wei Chen, Miao Chai, Xiaodong Xie, Manxia Wang, Junxi Liu, Zhenchang Zhang
PMID39654367
发布时间2024-12
DOI10.1111/cns.70158

实验完整度

包含体外细胞模型(RAW264.7、原代小胶质细胞)、体内LPS神经炎症模型和tMCAO模型,结合RNA-seq、分子对接及FPR1过表达和NLRP3激动剂反向验证,功能与机制验证完整。

主要模型

RAW264.7小鼠巨噬细胞系 原代小鼠小胶质细胞 LPS诱导的神经炎症小鼠模型 tMCAO小鼠模型

重点核对

LIGc浓度:2.5、5、10 μM,预处理2小时 LPS浓度:100 ng/mL,刺激6或12小时 LIGc给药剂量:20和60 mg/kg,口服 tMCAO模型:线栓阻塞60分钟后复灌 细胞模型:RAW264.7和原代小胶质细胞

摘要

背景:小胶质细胞/巨噬细胞作为中枢神经系统(CNS)中的关键免疫细胞,在缺血性脑损伤相关的神经炎症中发挥重要作用。通过药理学干预靶向其活化是减轻神经功能缺损的一种有前景的策略,从而对缺血性卒中的预防和治疗具有重要意义。藁本内酯环丙内酰胺(LIGc)是一种新型中药单体衍生物,显示出作为治疗剂的潜力;然而,其在脑缺血损伤中的具体作用仍不清楚。方法:体外实验采用脂多糖(LPS)诱导的RAW264.7细胞和原代小鼠小胶质细胞炎症模型。体内研究采用LPS诱导的小鼠神经炎症模型和短暂大脑中动脉闭塞(tMCAO)小鼠模型,评估LIGc对神经炎症和小胶质细胞/巨噬细胞表型改变的影响。通过RNA-Seq分析进一步阐明这些效应背后的分子机制。结果:LIGc能够减弱LPS诱导的巨噬细胞和小胶质细胞中促炎标志物的产生,促进其向抗炎表型转化。在LPS诱导的神经炎症和tMCAO模型中,LIGc改善了病理行为和神经功能缺损,同时减轻了脑部炎症。RNA-seq分析揭示甲酰肽受体1(FPR1)是LIGc效应的关键介质。具体而言,FPR1通过上调NLR家族 pyrin 结构域蛋白3(NLRP3)炎症小体,增强小胶质细胞/巨噬细胞的促炎表型并抑制其抗炎反应,从而加重炎症过程。相反,LIGc通过下调FPR1/NLRP3信号轴发挥抗炎作用。此外,FPR1过表达或NLRP3激动剂逆转了本研究中观察到的LIGc的效应。结论:我们的研究结果表明,LIGc通过调节小胶质细胞/巨噬细胞极化,有望改善缺血性脑损伤和神经炎症。在机制上,LIGc通过靶向FPR1/NLRP3信号通路,减弱促炎表型并促进抗炎表型,最终减少炎症反应并减轻神经损伤。

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
LIGc是否通过调节小胶质细胞/巨噬细胞极化发挥抗炎和神经保护作用,其分子机制是什么?
核心机制
LIGc通过下调FPR1/NLRP3信号轴,抑制小胶质细胞/巨噬细胞的促炎表型并促进抗炎表型。
主要证据
在RAW264.7细胞和原代小胶质细胞中,LIGc抑制LPS诱导的促炎因子和蛋白表达,并促进抗炎因子;在LPS和tMCAO小鼠模型中,LIGc改善神经功能并减轻炎症;FPR1过表达或NLRP3激动剂逆转其效应。
研究意义
LIGc有望成为治疗缺血性卒中等神经炎症疾病的潜在药物,为理解缺血性卒中神经炎症的分子机制提供了基础。

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

体外细胞模型验证LIGc的抗炎作用

评估LIGc对LPS诱导的RAW264.7细胞和原代小胶质细胞炎症反应的影响

CCK-8检测细胞活力;Griess和ELISA检测NO及细胞因子;Western blot和qRT-PCR检测炎症标志物。

2

LPS诱导神经炎症小鼠模型验证体内效果

验证LIGc对LPS诱导的神经炎症小鼠的行为和脑部炎症的影响

小鼠口服LIGc后腹腔注射LPS,进行旷场实验,取脑组织检测炎症标志物。

3

tMCAO小鼠模型验证脑缺血损伤保护作用

评估LIGc对脑缺血再灌注损伤后的神经功能、梗死体积和炎症的影响

线栓法建立tMCAO模型,再灌注后口服LIGc,进行神经功能评分和行为学测试,TTC染色测梗死体积,免疫荧光和ELISA/Western blot检测炎症。

4

RNA-seq和分子对接探究机制

揭示LIGc抗炎作用的分子靶点及其与FPR1的相互作用

对RAW264.7细胞进行RNA-seq,筛选差异表达基因并验证,通过分子对接预测LIGc与FPR1的结合。

5

FPR1过表达和NLRP3激动剂反向验证

确定FPR1/NLRP3信号轴在LIGc抗炎作用中的因果角色

使用腺病毒过表达FPR1或NLRP3激动剂NSC292567处理细胞,检测炎症表型变化。

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
高糖DMEM培养基Gibco--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
多聚-L-赖氨酸Solarbio--
CCK-8试剂盒Boster--
NO检测试剂盒Jiancheng Bioengineering Institute--
ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
Trizol试剂Mei5bioMF736-01
SweScript All-in-One Blue RT SuperMixServicebioG3329
SYBR Green qPCR预混液ServicebioG3326
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012S
PVDF膜Millipore--
抗CD86抗体Santa Cruzsc-28347
抗iNOS抗体Proteintech22226-1-AP
抗COX-2抗体Proteintech66351-1-Ig
抗CD206抗体Proteintech18704-1-AP
抗FPR1抗体InvitrogenPA1-41398
抗NLRP3抗体InvitrogenPA5-79740
抗Iba1抗体AbcamAb178846
腺病毒载体ADV4-Fpr1GenePharma--
脂多糖Sigma-AldrichL2630
羧甲基纤维素钠Sigma-Aldrich--
2,3,5-三苯基氯化四氮唑SolarbioT8170
OCT包埋剂SAKURA--
单丝尼龙线栓Beijing Cinontech Co. Ltd.--

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
RAW264.7细胞培养基:高糖DMEM+10%胎牛血清+100 μg/mL链霉素+100 U/mL青霉素;原代小胶质细胞分离自新生昆明小鼠(3天内),纯度经Iba1免疫荧光确认>95%。
阅读提示:Methods 2.2 Cell Culture
细胞处理
LIGc浓度(2.5、5、10 μM)预处理2小时,LPS(100 ng/mL)刺激6或12小时;CCK-8检测细胞活力(LIGc浓度0-10 μM,24小时)。
阅读提示:Methods 2.3 Cell Model Construction, 2.4 Cell Viability Assay
炎症因子检测
NO检测使用NO检测试剂盒,ELISA检测TNF-α、IL-1β、IL-4、IL-10浓度;细胞或脑组织样本处理方式。
阅读提示:Methods 2.5 NO Determination, 2.6 ELISA
Western blot
蛋白提取使用RIPA,定量使用BCA;抗体:CD86 (1:800), iNOS (1:1000), COX-2 (1:1000), CD206 (1:1000), FPR1 (1:1000), NLRP3 (1:1000), β-actin (1:5000), GAPDH (1:5000);条带定量归一化。
阅读提示:Methods 2.8 Western Blot
免疫荧光
细胞固定4% PFA,通透0.1% Triton X-100;脑组织切片8 μm;抗体:CD86 (1:300), Iba1 (1:500);DAPI核染。
阅读提示:Methods 2.9 Immunofluorescence
细胞转染
腺病毒载体ADV4-Fpr1(NM_013521.2)或对照感染RAW264.7或原代小胶质细胞24小时,换液培养48小时,感染后72小时分析。
阅读提示:Methods 2.10 Cell Transfection
RNA-seq
细胞处理:LIGc 10 μM 2小时,LPS 100 ng/mL 6小时;差异表达基因标准:|fold change|≥1.5,p adj<0.05;数据已存于PRJNA1132545。
阅读提示:Methods 2.11 RNA-Seq
动物模型-LPS
昆明小鼠24只,分4组(每组6只);LIGc口服20或60 mg/kg每日一次共4天,第4天腹腔注射LPS 1 mg/kg后2小时进行旷场实验,24小时后取脑。
阅读提示:Methods 2.14 LPS-Induced Neuroinflammatory Model
动物模型-tMCAO
线栓法阻塞右侧大脑中动脉60分钟;LIGc口服20或60 mg/kg于再灌注后1、24、48小时;排除标准:6.67%小鼠因模型失败或死亡被排除。
阅读提示:Methods 2.16 tMCAO Model
行为学评估
旷场实验(5分钟)参数;Longa评分0-4;角落测试10次记录右转次数;圆柱体测试计算前肢损伤评分。
阅读提示:Methods 2.15, 2.17, 2.19
梗死体积测量
TTC染色2%浓度,37°C孵育15分钟;梗死面积公式:% = (对侧面积 - 同侧非梗死面积)/对侧面积 × 100。
阅读提示:Methods 2.18
统计分析
数据表示mean±SD;正态性Shapiro-Wilk检验,方差齐性Brown-Forsythe检验;两组比较t检验,多组比较单/双因素ANOVA或Kruskal-Wallis。
阅读提示:Methods 2.20 Statistical Analysis