山豆根增强cGAS-STING通路激活并抑制HBV复制

Sophora tonkinensis enhances activation of cGAS-STING pathway and restrains HBV replication.

作者信息Yuanyuan Guo, Jincai Wen, Xueting Wang, Xianling Wang, Yingjie Xu, Siqi Huang, Zongliang Lu, Xiaoyan Chen, Ang Huang, Zhijie Ma, Junling Cao, Xiaoyan Zhan, Zhaofang Bai
PMID41158134
发布时间2025-10-13
DOI10.3389/fphar.2025.1630460

实验完整度

包含细胞实验(BMDMs、THP-1、HEK293、HepG2.2.15)、机制验证(质粒转染、cGAMP检测)和体内动物模型(HBV小鼠)等多层级实验,并进行功能验证。

主要模型

BMDMs THP-1细胞 HEK293细胞 HBV小鼠模型

重点核对

STE浓度:0.25, 0.5, 1 mg/mL处理BMDMs和THP-1 ISD刺激浓度:2.5 μg/mL,处理时间:2.5小时 STE对BMDMs和THP-1的细胞活力影响:浓度达2 mg/mL无细胞毒性 HBV小鼠模型:水动力注射20 μg pAAV-HBV1.2质粒,给药剂量0.2和0.4 g/kg STE,持续4周

摘要

背景:环状GMP-AMP合酶(cGAS)-干扰素基因刺激因子(STING)信号通路在先天免疫应答中发挥重要作用。一旦被激活,cGAS-STING通路介导I型干扰素和促炎细胞因子的产生,触发抗病毒应答。中药山豆根(Sophora Tonkinensis Gagnep.)是一种常用的中药,具有清热解毒、消肿利咽的功效。现代研究表明其具有抗病毒活性,然而其作用机制尚不清楚。方法:在本研究中,我们使用植物药山豆根(豆科),研究了山豆根提取物(STE)对BMDMs和THP-1细胞中cGAS-STING通路激活的影响,并研究了STE调节cGAS-STING通路的机制。我们还通过水动力注射pAAV-HBV1.2质粒构建HBV小鼠模型,评估了STE的抗病毒活性。采用ELISA检测小鼠血清中HBsAg和HBeAg的含量,采用PCR-荧光探针法检测HBV-DNA水平。结果:STE有效促进BMDMs和THP-1细胞中cGAS-STING通路的激活,但对细胞质RNA诱导的RIG-I信号激活无影响。此外,STE可有效促进2′3′-cGAMP的合成。重要的是,STE能有效抑制HBV小鼠模型中的HBV复制并促进cGAS-STING通路激活。结论:STE可通过促进cGAS合成cGAMP来有效促进cGAS-STING通路的激活,对HBV复制表现出明显的抑制作用。STE可能作为治疗病毒感染性疾病的有效方法。

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
STE是否通过调节cGAS-STING通路抑制HBV复制及其机制。
核心机制
STE通过促进cGAS合成2′3′-cGAMP,增强cGAS-STING通路激活,导致I型干扰素和促炎细胞因子表达上调,从而抑制HBV复制。
主要证据
在BMDMs和THP-1中,STE增强ISD诱导的STING和IRF3磷酸化、IFN-β产生及ISGs表达;在HEK293细胞中,仅cGAS过表达时STE增强IFN-β;在HBV小鼠模型中,STE降低血清HBsAg、HBeAg和HBV-DNA水平并改善肝脏病理。
研究意义
STE可能作为治疗慢性乙型肝炎及其他病毒感染性疾病的潜在药物。

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

STE对细胞活力的影响

确定STE的安全浓度范围,以排除细胞毒性对后续实验的影响。

用不同浓度STE处理BMDMs和THP-1细胞12小时,然后加入CCK-8检测细胞活力。

2

STE对cGAS-STING通路激活的影响

验证STE是否能促进cGAS-STING通路激活。

用STE预处理BMDMs和THP-1细胞1小时,再用ISD刺激2.5小时,通过免疫印迹检测p-STING、p-IRF3表达;用qPCR检测ISGs表达;用ELISA检测IFN-β水平。

3

STE对RIG-I通路的影响

验证STE对cGAS-STING通路是否具有特异性,不影响RIG-I通路。

用STE预处理BMDMs和THP-1细胞1小时,再用Poly(I:C)刺激,检测IRF3磷酸化、IFN-β产生及ISGs表达。

4

STE作用靶点的初步分析

确定STE作用于cGAS-STING通路的上游还是下游。

在HEK293细胞中转染cGAS、STING、TBK1或IRF3-5D质粒,给予STE处理后检测IFN-β表达水平。

5

STE对2′3′-cGAMP合成的影响

验证STE是否通过促进cGAS合成2′3′-cGAMP来激活通路。

用STE和ISD处理BMDMs和THP-1细胞,用ELISA检测细胞中2′3′-cGAMP的水平。

6

STE的体外抗HBV活性

验证STE在体外是否通过激活巨噬细胞抑制HBV复制。

将HepG2.2.15细胞接种于Transwell小室,与STE处理的THP-1细胞共培养24小时,检测HBsAg、HBeAg和IFN-β水平。

7

STE的体内抗HBV活性

通过HBV小鼠模型验证STE对HBV复制的抑制作用。

通过水动力注射pAAV-HBV1.2质粒构建HBV小鼠模型,给予STE或ETV治疗4周,检测血清HBsAg、HBeAg、HBV-DNA、ALT和AST水平,并对肝脏进行免疫组化染色检测HBcAg。

8

STE对体内免疫应答的影响

验证STE是否通过增强适应性免疫抑制HBV。

收集小鼠脾脏,通过流式细胞术检测CD4+、CD8+ T细胞及其IFN-γ+亚群的比例;通过qPCR检测肝脏组织中STING、IFN-β、TNF-α和TRIM12C的表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基BosterPYG0073
RPMI-1640培养基BosterPYG0006
GenOpti培养基M&C gene technology ltd.CT007.500
胎牛血清VivaCellC04001-500
磷酸盐缓冲液EallBio03.15018C
小鼠巨噬细胞集落刺激因子蛋白MedChemExpressHY-P7058
聚肌胞苷酸MedChemExpressHY-107202
Trizol试剂Alcatel111003
VAMNE磁珠通用总RNA提取试剂盒VazymeROA3301-01
蛋白酶抑制剂混合物TargetMolC0001
StarFect转染试剂GenStarC101-10
StarScript III逆转录试剂GenStarA230-10
2×RealStar快速SYBR qPCR预混液(低ROX)GenStarA304-10
氯化钠YangGuangBioC090701
IRF3(磷酸化Ser396)抗体GenTexGTX86691
抗IRF3(磷酸化S386)抗体Abcamab76493
抗IRF3抗体Abcamab68481
乙型肝炎病毒核心抗原抗体Abcamab8639
Hsp90 (5D6) 小鼠单克隆抗体Zenbio251211
TMEM173/STING多克隆抗体Proteintech19851-1-AP
通用抗体稀释液EallBio02.13451-100
FITC标记抗小鼠CD3抗体BioLegend100204
PE标记抗小鼠CD4抗体BioLegend100408
PerCP/Cyanine5.5标记抗小鼠CD8a抗体BioLegend100734
APC标记抗小鼠IFN-γ抗体BioLegend505810
Zombie NIR™可固定活力试剂盒BioLegend423105
2′3′-cGAMP ELISA试剂盒Cayman Chemical501700
LumiKine™ Xpress 小鼠IFN-β 2.0检测试剂盒InvivoGenluex-mifnbv2
LumiKine™ Xpress 人IFN-β 2.0检测试剂盒InvivoGenluex-hifnbv2
核浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0028
人乙型肝炎e抗原ELISA试剂盒Wantai biopharmZC01803
人乙型肝炎表面抗原ELISA试剂盒Wantai biopharmZCY0503
HBV-DNA定量PCR诊断试剂盒(PCR-荧光探针法)NaGene DiagnosisB001
骨髓来源巨噬细胞文中未明确说明--
人急性单核细胞白血病细胞系THP-1ProcellCL-0233
人胚胎肾细胞HEK-293ProcellCL-0001
HepG2 2.2.15细胞系----
HA-cGAS质粒YouBio--
HA-STING质粒YouBio--
HA-TBK1质粒YouBio--
HA-IRF3-5D质粒YouBio--
pAAV/HBV1.2质粒XJ Wang (Academy of Military Medical Sciences)--
恩替卡韦----
山豆根提取物Taizhou Baicao Chinese Medicine Drinks Slice Co., Ltd.--
PFchrom EP C18色谱柱--FX-063
Synergy H1多功能酶标仪BioTek Instruments, Inc.--
BCA蛋白定量试剂盒SolarbioPC0020
FlowJo 10.8.1软件FlowJo LLC--

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
细胞培养与活力检测
BMDMs种子密度:1.2*10^6 cells/mL;THP-1种子密度:1.2*10^6 cells/mL;STE浓度梯度;CCK-8处理时间
阅读提示:参见2.4 Cells、2.5 Cell viability assay
cGAS-STING通路激活实验
STE预处理浓度及时间;ISD浓度:2.5 μg/mL;刺激时间:2.5小时(蛋白)、4小时(mRNA)、8小时(IFN-β)
阅读提示:参见2.4 Cells、3.1 Results
RIG-I通路验证
Poly(I:C)浓度:2 μg/mL;STE处理时间;检测指标
阅读提示:参见2.4 Cells、3.2 Results
质粒转染实验
质粒剂量:0.5 μg;转染时间:18小时;STE浓度:1 mg/mL;处理时间:6小时;细胞系:HEK-293
阅读提示:参见2.4 Cells、3.3 Results
体外抗HBV共培养实验
HepG2.2.15细胞种子密度:2.0*10^5;THP-1种子密度:1.2*10^6;STE浓度:1 mg/mL;共培养时间:24小时
阅读提示:参见2.4 Cells、3.4 Results
动物实验
小鼠品系:C57BL/6J雄性,8周龄,体重18-20g;质粒剂量:20 μg;给药剂量:STE 0.2和0.4 g/kg,ETV 1 g/kg;给药方式:尾静脉注射;给药时间:连续4周;每组样本量:n=6
阅读提示:参见2.3 Animals、3.5 Results
流式细胞术
脾脏单细胞制备方法;抗体稀释比例;孵育时间
阅读提示:参见2.9 Flow cytometry