探讨细胞色素P450家族1亚家族B成员1和槲皮素在调节脊髓损伤后神经病理性疼痛中的作用

Exploring the role of cytochrome P450 family 1 subfamily B member 1 and quercetin in modulating neuropathic pain after spinal cord injury.

作者信息Pengyu Zhou, Lu Li, Yu Cao, Jiahao Chen, Chuyin Chen, Xiangsheng Zhang, Jiurong Chen, Yingdong Deng, Ziqiang Lin, Yupei Lai, Suo Wang, Simin Tang, Wenqi Zhang, Peng Sun, Jun Zhou
PMID41104896
发布时间2026-01
DOI10.3892/mmr.2025.13717

实验完整度

研究包含生物信息学分析(SMR、WGCNA、机器学习、分子对接)和体外细胞实验及体内动物模型验证,但体内实验主要依赖行为学和蛋白表达检测,缺乏功能缺失或过表达的直接操作验证。

主要模型

小鼠脊髓损伤模型 NRK-49F大鼠成纤维细胞系

重点核对

小鼠品系:C57BL/6J雄性,6-8周龄 SCI模型:T9节段挫伤,撞击速度1.5 m/sec,深度0.2 mm,停留0.5秒 Que给药:腹腔注射7.5 mg/kg,每日两次,持续14天 细胞实验:NRK-49F细胞,TGF-β(10 ng/ml)激活,Que(10 µmol/ml)处理24小时

摘要

脊髓损伤(SCI)是一个显著的全球健康挑战,神经病理性疼痛(NP)是常见的并发症,加剧了患者的痛苦。现有研究往往忽视NP的时间方面,且未能提供针对性的治疗方案。为解决这一问题,本研究首先通过基于汇总数据的孟德尔随机化方法,检查了与NP相关的全基因组关联研究汇总数据,并结合来自血液样本的表达数量性状位点(eQTL),从而研究NP与eQTL之间的关联,有助于识别与NP风险相关的基因。随后,利用基因表达综合数据库数据集的加权基因共表达网络分析来识别SCI相关模块基因,结果在这些分析中检测到218个共享基因。随后的功能富集评估、蛋白质-蛋白质相互作用评估和机器学习技术分析,包括最小绝对收缩和选择算子回归、随机森林和支持向量机递归特征消除分析,突出了三个中心基因:甘油-3-磷酸脱氢酶1样、环氧化物水解酶2和细胞色素P450家族1亚家族B成员1(CYP1B1)。此外,网络药理学和分子对接分析证实CYP1B1是一个可行的治疗靶点。单细胞RNA测序数据集的分析表明,SCI后脊髓成纤维细胞中CYP1B1表达增加。此外,槲皮素(Que)被证明可抑制CYP1B1表达并减轻小鼠模型中的NP(基于机械性足爪 withdrawal 阈值和热性 withdrawal 潜伏期)。本研究的结果强调了脊髓成纤维细胞CYP1B1作为SCI后NP的重要贡献者的重要作用,并提示Que可能作为一种有前景的基于机制的治疗选择。

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
脊髓损伤后神经病理性疼痛的机制,以及槲皮素能否作为机制性治疗选择。
核心机制
脊髓成纤维细胞中CYP1B1表达上调,通过促进氧化应激和炎症反应,加剧神经病理性疼痛;槲皮素通过抑制CYP1B1表达,减轻氧化应激和炎症,从而缓解疼痛。
主要证据
基于小鼠SCI模型,槲皮素治疗显著增加机械性 withdrawal 阈值和热性 withdrawal 潜伏期,并降低CYP1B1蛋白和mRNA水平;体外TGF-β激活的NRK-49F成纤维细胞中CYP1B1和纤维连接蛋白表达增加,槲皮素抑制这些变化。
研究意义
研究揭示了CYP1B1作为SCI后NP的关键介质,并支持以CYP1B1为治疗靶点,为开发神经病理性疼痛的新疗法提供了转化途径。

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

生物信息学筛选候选基因

识别与神经病理性疼痛和脊髓损伤相关的共享基因。

利用SMR和HEIDI分析GWAS和eQTL数据,WGCNA分析GEO数据集,机器学习算法(LASSO、SVM-RFE、RF)筛选核心基因。

2

分子对接和动力学模拟验证靶点

评估槲皮素与CYP1B1的结合亲和力和稳定性。

使用AutoDock进行分子对接,计算结合能;使用GROMACS进行40纳秒MD模拟,分析RMSD、RMSF、Rg等指标。

3

动物实验验证体内效果

验证CYP1B1在SCI后的表达变化及槲皮素的治疗效果。

建立小鼠SCI模型,分组为SHAM、SCI和SCI+Que,每天两次腹腔注射Que(7.5 mg/kg)14天,评估机械和热痛阈值、运动功能,并检测脊髓组织中CYP1B1表达。

4

细胞实验验证分子机制

验证TGF-β激活成纤维细胞中CYP1B1和纤维连接蛋白的表达,以及槲皮素的抑制作用。

使用NRK-49F细胞,分别处理TGF-β(10 ng/ml)和TGF-β+Que(10 µmol/ml)24小时,检测CYP1B1和Fn蛋白及mRNA水平。

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
阿佛丁(三溴乙醇)Sigma-Aldrich; Merck KGaA75-80-9
头孢噻肟Sigma-Aldrich; Merck KGaA64485-93-4
槲皮素MedChemExpresshy-18085
DMEM培养基Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
胎牛血清Shanghai ExCell Biology, Inc.FSP500
青霉素-链霉素----
转化生长因子-β----
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime Institute of Biotechnology--
BCA蛋白检测试剂盒Thermo Fisher Scientific, Inc.23227
CYP1B1抗体Proteintech Group, Inc.18505-1-AP
纤连蛋白抗体Abcamab2413
GAPDH抗体Proteintech Group, Inc.1E6D9
HRP标记的山羊抗兔IgGAbcamab205718
HRP标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab150113
ECL化学发光HRP底物Bioworld Technology, Inc.BLH01S100
化学发光成像系统Tanon Science and Technology Co., Ltd.TANON-5200
Trizol试剂Biosharp Life Sciencesbs258A
HiScript II Q RT SuperMix qPCR试剂盒Vazyme Biotech Co., Ltd.R222-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液试剂盒Vazyme Biotech Co., Ltd.Q711-02
Triton X-100Sigma-Aldrich; Merck KGaA9036-19-5
山羊血清封闭液Beyotime Institute of Biotechnology--
PDGF-D抗体Proteintech Group, Inc.14075-1-AP
山羊抗兔IgG H&LAbcamab150080
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Sigma-Aldrich; Merck KGaAF6057
荧光显微镜Olympus Corporation--
Von Frey纤毛测试仪KEW BASIS; Nanjing Calvin Biotechnology Co., Ltd.KW-CT-1
足底测试(Hargreaves法)IITC, Inc.390G
NRK-49FProcell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0854

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
动物模型构建
小鼠品系、性别、年龄、体重;麻醉方式(Avertin 250 mg/kg);手术节段(T9挫伤);撞击参数(速度1.5 m/sec,深度0.2 mm,时间0.5秒);术后护理(膀胱挤压、抗生素)。
阅读提示:材料方法:Construction of the SCI model
药物干预
Que剂量(7.5 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、频率(每日两次)、持续时间(14天);对照组设置。
阅读提示:材料方法:Construction of the SCI model
细胞培养与处理
细胞系(NRK-49F)、培养条件(DMEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素,37°C,5%CO2);密度(2×10^5 cells/ml);诱导剂TGF-β浓度(10 ng/ml);Que浓度(10 µmol/ml);处理时间(24小时)。
阅读提示:材料方法:Cell culture
Western blot检测
蛋白提取使用的裂解液和蛋白酶抑制剂;BCA定量;抗体稀释比例;孵育时间和温度;ECL底物和成像系统。
阅读提示:材料方法:Western blotting
RT-qPCR检测
RNA提取和cDNA合成条件;qPCR循环参数;内参基因(GAPDH);引物序列(表SI)。
阅读提示:材料方法:Reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR)
行为学评估
机械性 withdrawal 阈值(MWT)和热性 withdrawal 潜伏期(TWL)的测量方法;测试时间点(术后14天);BMS评分时间点。
阅读提示:材料方法:Construction of the SCI model