芒柄花素通过重新平衡小胶质细胞M1/M2极化和抑制NLRP3炎症小体改善抑郁样行为:涉及激活PPARα介导的自噬

Formononetin ameliorates depression-like behaviors through rebalancing microglia M1/M2 polarization and inhibiting NLRP3 inflammasome: involvement of activating PPARα-mediated autophagy.

作者信息Shuaijun Peng, Pan Su, Liming Liu, Zibo Li, Yuan Liu, Lei Tian, Ming Bai, Erping Xu, Yucheng Li
PMID40275171
期刊Mol Med
发布时间2025-04-24
DOI10.1186/s10020-025-01217-2

实验完整度

包含体内动物模型与体外细胞实验两个独立证据层级,并进行了分子对接、CETSA、DARTS等直接靶点验证和功能验证。

主要模型

LPS诱导的ICR小鼠抑郁模型 LPS刺激的BV2小胶质细胞系 HEK-293T细胞(用于荧光素酶报告基因实验)

重点核对

FMN给药剂量:20、40 mg/kg,口服灌胃,持续14天 LPS诱导剂量:1 mg/kg,腹腔注射 BV2细胞LPS刺激浓度:1 μg/mL,处理24小时 自噬抑制剂CQ浓度:20 μM PPARα拮抗剂GW6471剂量:2 mg/kg(体内)或5 μM(体外)

摘要

背景:由小胶质细胞M1/M2极化失衡引发的神经炎症失调是抑郁症的关键致病因素,并与抑郁症的发生密切相关。芒柄花素(FMN)是一种天然非甾体异黄酮类化合物,已被证实具有显著的抗炎功效,但FMN对抑郁症的影响及其潜在的抗抑郁机制尚不完全清楚。本研究旨在探讨FMN的抗抑郁作用是否涉及调节小胶质细胞极化,如果是,其潜在机制是什么。方法:采用脂多糖(LPS)诱导的抑郁小鼠模型研究FMN的抗抑郁机制。采用LPS刺激的小胶质细胞系BV2研究FMN的药理机制。通过H&E、尼氏和高尔基染色检测FMN对神经元损伤的影响。通过免疫染色和蛋白质印迹在体内外评估FMN的功效。此外,使用分子对接、荧光素酶报告基因实验、细胞热位移实验(CETSA)和药物亲和响应靶标稳定性(DARTS)实验确认FMN的直接靶点。结果:我们的结果表明,FMN显著逆转抑郁样行为,减轻神经炎症和神经元损伤,重新平衡M1/M2极化,抑制NLRP3炎症小体,并增强LPS诱导的抑郁小鼠前额叶皮层的小胶质细胞自噬水平。在体外实验中,结果揭示自噬抑制剂氯喹(CQ)阻断FMN抑制NLRP3炎症小体和重新平衡M1/M2极化的作用。此外,PPARα被确定为FMN的直接靶点,FMN可激活PPARα介导的自噬。进一步地,PPARα激动剂(WY14643)与FMN联合使用对抑制NLRP3炎症小体和重新平衡M1/M2极化没有显著的附加作用,而PPARα拮抗剂(GW6471)在BV2细胞中消除了FMN的这些药理作用。重要的是,在LPS诱导的抑郁小鼠中,GW6471表现出类似的药理作用,可消除FMN的抗抑郁作用。结论:我们的研究首次证明FMN可以重新平衡小胶质细胞M1/M2极化并抑制NLRP3炎症小体,并涉及激活PPARα介导的自噬来改善抑郁样行为,这为阐明FMN的抗抑郁机制提供了新的视角,也为抑郁症提供了一个潜在的治疗靶点。

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
探究芒柄花素(FMN)是否通过调节小胶质细胞M1/M2极化和抑制NLRP3炎症小体来发挥抗抑郁作用,并进一步揭示其潜在分子机制。
核心机制
FMN通过直接激活PPARα,促进PPARα介导的自噬,进而抑制NLRP3炎症小体并重新平衡小胶质细胞M1/M2极化,从而减轻神经炎症,改善抑郁样行为。
主要证据
在LPS诱导的抑郁小鼠和LPS刺激的BV2细胞中,FMN逆转抑郁样行为,减轻神经炎症和神经元损伤,抑制M1极化、促进M2极化,抑制NLRP3炎症小体并增强自噬;使用自噬抑制剂CQ阻断FMN作用,PPARα拮抗剂GW6471消除FMN的药理作用,分子对接、CETSA和DARTS证实PPARα为FMN直接靶点。
研究意义
本研究首次揭示FMN通过激活PPARα介导的自噬来重新平衡小胶质细胞M1/M2极化并抑制NLRP3炎症小体,从而改善抑郁样行为,为FMN的抗抑郁机制提供了新视角,并为抑郁症治疗提供了潜在靶点。

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

建立LPS诱导的抑郁小鼠模型及药物干预

评估FMN在体内的抗抑郁作用及其对神经炎症和神经元损伤的影响。

采用LPS腹腔注射诱导抑郁样行为模型,FMN(20、40 mg/kg)和帕罗西汀(20 mg/kg)口服灌胃14天,之后进行行为学测试(SPT、OFT、TST),并检测前额叶皮层神经损伤(Nissl、H&E、Golgi染色)和炎症因子表达。

2

检测FMN对前额叶皮层小胶质细胞极化和NLRP3炎症小体的影响

验证FMN在体内是否重新平衡M1/M2极化、抑制NLRP3炎症小体并增强自噬。

通过双重免疫荧光染色检测Iba-1+细胞中CD68(M1)和CD206(M2)的比例,以及NLRP3和LC3B共表达情况;通过Western blot检测CD68、CD206、NLRP3、SQSTM1、LC3II/I等蛋白表达。

3

体外验证FMN对BV2细胞的影响及自噬依赖性

在体外验证FMN对BV2细胞M1/M2极化、NLRP3炎症小体和自噬的作用,并确认其是否依赖自噬。

BV2细胞用FMN(5-30 μM)预处理1小时,然后与LPS(1 μg/mL)共孵育24小时;检测细胞活力(CCK-8)、炎症因子、极化标志物、NLRP3、自噬相关蛋白(SQSTM1、LC3II/I)及免疫荧光。使用自噬抑制剂CQ(20 μM)共处理,观察其对FMN作用的阻断效应。

4

鉴定FMN直接靶点PPARα

通过多种方法确认PPARα是FMN的直接作用靶点。

使用Swiss-Target-Prediction预测潜在靶点,通过分子对接(AutoDock Vina)筛选,使用荧光素酶报告基因实验检测PPARα转录活性,通过CETSA和DARTS验证FMN与PPARα的直接结合。

5

验证PPARα在FMN药理作用中的必要性

通过PPARα激动剂和拮抗剂验证FMN的作用依赖于PPARα。

在BV2细胞中,使用PPARα激动剂WY14643(20 μM)和拮抗剂GW6471(5 μM)与FMN共处理,检测自噬、极化标志物和NLRP3表达;在体内,使用GW6471(2 mg/kg)与FMN联用,评估抑郁样行为和相关蛋白表达。

6

验证PPARα拮抗剂对FMN抗抑郁作用的消除

确认FMN的抗抑郁效果依赖于PPARα介导的自噬。

在LPS诱导的抑郁小鼠中,联合给予GW6471和FMN,通过行为学测试(SPT、OFT、TST)评估抑郁样行为,同时检测前额叶皮层中神经炎症、小胶质细胞极化和自噬相关蛋白变化。

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
芒柄花素Dalian Meilun Biotechnology Co., LtdMB1978
帕罗西汀AladdinP129711
脂多糖Sigma-AldrichL2630
氯喹二磷酸盐Sigma-AldrichC6628
WY14643(匹立尼克酸)Selleck ChemicalsS8029
GW6471Selleck ChemicalsS2798
MK-886MedChemExpressHY-14166
米诺环素MedChemExpressHY-17412A
二甲基亚砜Beijing Solarbio Science & Technology Co., LtdD8371
BCA蛋白定量试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., LtdPC0020
CCK-8试剂盒Abbkine Scientific Co., LtdBMU106
萤火虫荧光素酶报告基因检测试剂盒Beyotime BiotechnologyRG005
去内毒素质粒中提试剂盒CwbioCW2150S
DMEM培养基Cytiva--
胎牛血清BI--
青霉素-链霉素----
RIPA裂解液CwbioCW2333S
蛋白酶抑制剂混合物III(无EDTA)Sigma-Aldrich539134
PVDF膜Millipore--
CD68抗体ABclonalA15037
CD206抗体Proteintech18704-1-AP
NLRP3抗体Proteintech19771-1-AP
LC3B抗体Proteintech14600-1-AP
SQSTM1抗体Sigma-AldrichP0067
IL-1β抗体ServicebioGB11113
TNF-α抗体ServicebioGB113968
IL-10抗体ServicebioGB11108
Iba-1抗体ServicebioGB12105
PPARα抗体ABclonalA18252
β-actin抗体ABclonalAC026
GAPDH抗体AksomicsKC-5G5
ProLong Gold抗淬灭封片剂(含DAPI)Cell Signaling Technology--
高尔基染色固定液ServicebioG1069-1
Neofect DNA转染试剂Neofect--
PyMOL----
AutoDock Vina----
SMART 3.0行为分析系统----
Case Viewer系统3DHISTECH--
Image-Pro Plus 6Media Cybernetics--
荧光显微镜Nikon--
光学显微镜Nikon--
成像系统Bio-Rad--
多功能酶标仪Agilent--
SPSS 20.0----
GraphPad Prism 8----

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
动物模型建立与药物干预
动物品系、性别、体重、LPS剂量、给药途径、药物剂量、给药时间。
阅读提示:Materials and Methods: Animals and drug administration
细胞培养与处理
细胞系、培养基、血清浓度、LPS刺激浓度、药物预处理浓度和时间。
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and treatment
自噬依赖性验证
自噬抑制剂CQ浓度、处理时间。
阅读提示:Results: Autophagy antagonist blocks...; Materials and Methods: Cell culture and treatment
PPARα靶点验证
分子对接参数、报告基因实验条件、CETSA温度梯度、DARTS浓度。
阅读提示:Materials and Methods: Molecular docking, Luciferase reporter gene assay, CETSA, DARTS
PPARα功能验证
激动剂/拮抗剂浓度(体内和体外),给药方式。
阅读提示:Materials and Methods: Animals and drug administration; Results: The roles of PPARα...