阻断TRPM4通过NMDA受体依赖性途径减轻急性胰腺炎中的胰腺腺泡细胞损伤

Blocking TRPM4 alleviates pancreatic acinar cell damage via an NMDA receptor-dependent pathway in acute pancreatitis.

作者信息Yifan Ren, Qing Cui, Wuming Liu, Hangcheng Liu, Tao Wang, Hongwei Lu, Yi Lv, Rongqian Wu
PMID40585980
发布时间2025-06-09
DOI10.7150/thno.116520

实验完整度

高

包含三种小鼠AP模型、trpm4基因敲除小鼠、细胞过表达与抑制剂干预,并进行线粒体功能、ER应激、细胞死亡及机制验证等多层级实验。

主要模型

C57BL/6J小鼠AP模型(L-精氨酸、雨蛙素+LPS、雨蛙素诱导) trpm4基因敲除小鼠 AR42J大鼠胰腺外分泌细胞 小鼠原代胰腺腺泡细胞(PACs)

重点核对

AP诱导方案:L-精氨酸(4 g/kg,间隔1小时腹腔注射2次)、雨蛙素(50 μg/kg,每小时1次共7次)、LPS(10 mg/kg,加入末次雨蛙素),以及处理后的取材时间点 9-菲咯醇给药剂量(20、50、100 μg/kg腹腔注射)及给药时间(L-精氨酸首次注射后3小时或雨蛙素第二次注射后30分钟) MK-801给药剂量(5、10、20 mg/kg腹腔注射)及给药时间 AR42J细胞培养条件:100 nM地塞米松预处理48小时以诱导分化;雨蛙素(100 nmol/L)和LPS(10 ng/ml)处理时间(4-48小时) NMDA(50 μM)和MK-801(20 μM)在AR42J细胞中的使用浓度

摘要

背景:胰腺腺泡细胞中Ca2+超载引起的线粒体功能障碍是急性胰腺炎(AP)发病机制中的重要机制。瞬时受体电位阳离子通道M4(TRPM4)是一种非选择性阳离子通道,可被细胞内Ca2+激活,并参与介导神经元线粒体功能的损伤。然而,TRPM4激活在AP线粒体功能障碍中的作用仍不清楚。方法:我们采用三种小鼠AP模型(腹腔注射L-精氨酸、雨蛙素加脂多糖(LPS)或单独雨蛙素)进行体内研究。对于体外研究,使用雨蛙素+LPS诱导AR42J细胞线粒体功能障碍和细胞死亡。利用Trpm4基因缺陷小鼠和质粒下调小鼠体内TRPM4的表达或在AR42J中过表达TRPM4。9-菲咯醇是TRPM4的特异性抑制剂,在体内和体外均用于拮抗TRPM4活性。结果:在所有三种AP模型中,胰腺TRPM4水平均升高。用9-菲咯醇阻断TRPM4活性或敲低TRPM4表达可减轻AP小鼠的胰腺损伤并降低死亡率。TRPM4缺陷对AP的保护作用与胰腺腺泡细胞线粒体功能改善有关。机制上,TRPM4激活诱导的AP线粒体功能障碍和细胞死亡依赖于N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDARs)的存在。阻断NMDARs可减轻由TRPM4激活引起的AP中线粒体损伤、内质网应激和细胞死亡的加重。结论:TRPM4激活通过NMDARs依赖性途径导致AP中的胰腺腺泡细胞损伤。TRPM4/NMDARs复合物为未来AP的治疗提供了新的靶点。

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
TRPM4激活是否通过NMDARs依赖性途径参与急性胰腺炎中胰腺腺泡细胞损伤?
核心机制
TRPM4激活通过NMDARs依赖性途径介导线粒体功能障碍,进而导致ER应激和细胞死亡。
主要证据
三种小鼠AP模型中TRPM4表达升高;9-菲咯醇抑制TRPM4或基因敲除减轻胰腺损伤并改善线粒体功能;AR42J细胞过表达TRPM4加重损伤,而NMDARs激动剂加剧、拮抗剂缓解TRPM4介导的损伤。
研究意义
TRPM4/NMDARs复合物可能成为未来治疗急性胰腺炎的新靶点。

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

检测AP模型中TRPM4表达

评估TRPM4在AP胰腺组织中的表达变化

使用三种AP小鼠模型(L-精氨酸、雨蛙素+LPS、雨蛙素),在不同时间点收集胰腺组织,通过Western blot和免疫组化检测TRPM4蛋白水平。

2

药理学抑制TRPM4

验证TRPM4抑制对AP胰腺损伤的保护作用

向AP小鼠腹腔注射9-菲咯醇(TRPM4抑制剂),评估胰腺组织学损伤、血清酶学、坏死、凋亡、炎症及生存率。

3

基因敲除Trpm4

验证TRPM4缺失对AP损伤的影响

使用Trpm4基因敲除小鼠(KO)诱导AP,与野生型(WT)比较胰腺损伤、血清酶学、线粒体功能、氧化应激、ER应激和炎症。

4

细胞过表达TRPM4

验证TRPM4过表达对AR42J细胞损伤的影响

在AR42J细胞中转染TRPM4过表达质粒(Pl-trpm4)或对照质粒(Pl-vector),用雨蛙素+LPS处理模拟AP,检测细胞死亡、线粒体功能、氧化应激和ER应激。

5

体外TRPM4抑制

验证9-菲咯醇对AR42J细胞损伤的保护作用

在雨蛙素+LPS处理的AR42J细胞中,加入不同浓度9-菲咯醇,检测细胞损伤、线粒体功能、氧化应激和ER应激的改善。

6

验证NMDARs依赖性

探究TRPM4介导的损伤是否依赖NMDARs

在AR42J细胞中,使用NMDA(NMDARs激动剂)或MK-801(NMDARs拮抗剂)处理,观察对TRPM4过表达或9-菲咯醇抑制的影响,并在体内验证MK-801效果。

7

Yoda1诱导Ca2+超载实验

验证TRPM4在Ca2+超载致线粒体损伤中的中介作用

用Yoda1处理小鼠原代胰腺腺泡细胞(PACs)诱导Ca2+超载,检测TRPM4表达、LDH释放、线粒体功能,并用9-菲咯醇评估保护作用。

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
L-精氨酸Aladdin ScientificA640158
9-菲咯醇SelleckE0028
MK-801SelleckS2876
雨蛙素SolarbioC6660
脂多糖SolarbioL8880
AR42J细胞系ProcellCL-0025
AR42J细胞专用培养基ProcellCM-0025
小鼠胰腺腺泡细胞ProcellCP-M226
PACs专用培养基ProcellCM-M226
地塞米松Sigma-AldrichD4902
NMDASelleckS7072
Yoda1SelleckS6678
Hanks平衡盐溶液(含Ca2+和Mg2+)BeyotimeC0219

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
动物模型诱导
L-精氨酸剂量(4 g/kg,腹腔注射2次,间隔1小时);雨蛙素剂量(50 μg/kg,每小时1次共7次);LPS剂量(10 mg/kg,加入末次雨蛙素);取材时间点(L-精氨酸后24、48、72小时;雨蛙素后8、11、15小时)
阅读提示:Materials and Methods: In vivo models
TRPM4抑制剂给药
9-菲咯醇剂量(20、50、100 μg/kg);给药时间(L-精氨酸首次注射后3小时或雨蛙素第二次注射后30分钟);取材时间(L-精氨酸模型72小时,雨蛙素模型11小时)
阅读提示:Materials and Methods: In vivo models
NMDAR拮抗剂给药
MK-801剂量(5、10、20 mg/kg);给药时间(L-精氨酸首次注射后3小时或雨蛙素第二次注射后30分钟);取材时间同前
阅读提示:Materials and Methods: In vivo models
细胞培养与处理
AR42J细胞培养基(Procell CM-0025);地塞米松预处理(100 nM,48小时);雨蛙素浓度(100 nmol/L)和LPS浓度(10 ng/ml)及处理时间(4-48小时);质粒转染(Pl-trpm4或Pl-vector)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, In vitro models in AR42J cells and plasmid transfection
体外抑制剂处理
9-菲咯醇浓度(1-100 ng/ml);NMDA浓度(1-100 μM);MK-801浓度(1-50 μM);处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods: In vitro models in AR42J cells and plasmid transfection
原代细胞处理
小鼠PACs培养基(Procell CM-M226);Yoda1浓度(50 μM)及处理时间(1-30分钟);9-菲咯醇浓度(20、50 ng/ml)
阅读提示:Materials and Methods: In vitro models in mouse PACs cells