七氟醚通过调控USP11介导的UHRF1去泛素化抑制LPS诱导的小胶质细胞损伤

Sevoflurane suppresses LPS-induced microglia injury by regulating USP11-mediated UHRF1 deubiquitination.

作者信息Dongzhi Liu, Chengliang Sun, Xiuli Zhang, Shunheng Gao
PMID41159065
发布时间2025-10-17
DOI10.1016/j.reth.2025.09.004

实验完整度

包含体内动物模型(SCI大鼠)和体外细胞模型(LPS诱导的HMC3细胞),并通过Western blot、ELISA、流式细胞术、CoIP和泛素化实验等功能及机制验证。

主要模型

SCI大鼠模型(Sprague Dawley雄性大鼠) LPS诱导的HMC3人小胶质细胞

重点核对

SCI模型建立:T8椎板切除并撞击脊髓(10g棒,5cm高度,停留3分钟) Sevo给药剂量:20 mg/kg/day,鼻饲 LPS浓度:5 μg/mL处理24小时 Sevo暴露浓度:3.3%,1小时 si-USP11转染浓度:20 nM

摘要

背景:脊髓损伤(SCI)是一种破坏性的神经和病理状况,导致严重的运动、感觉和自主神经功能障碍。七氟醚(Sevo)在SCI大鼠模型中的神经保护作用已有报道。然而,Sevo的作用机制仍不清楚。方法:将24只大鼠随机分为四组:假手术组、假手术+Sevo组、SCI组和SCI+Sevo组。在SCI后第0、14、28和42天,使用BBB测试评估功能恢复情况。通过HE染色观察脊髓的组织学变化。使用Western blotting、ELISA和相应的试剂盒检测Sevo对凋亡、炎症因子和氧化应激的影响。用脂多糖(LPS)诱导人小胶质细胞HMC3以模拟SCI的体外环境。使用Western blot检测泛素特异性肽酶11(USP11)和含PHD和RING指结构域的泛素样蛋白1(UHRF1)、B细胞淋巴瘤-2(BCL-2)和Bcl-2相关X蛋白(BAX)的蛋白水平。使用流式细胞术和ELISA评估细胞凋亡、白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-6水平。使用特殊检测试剂盒检测丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)和活性氧(ROS)产物。在Ubibrowser预测、GO富集和蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络之后,使用免疫共沉淀(CoIP)验证USP11和UHRF1之间的相互作用。结果:Sevo治疗改善了大鼠脊髓功能恢复,表现为BBB运动评定量表增强和体内神经元死亡减少。同时,Sevo还减轻了SCI大鼠的炎症和氧化损伤。Sevo暴露降低LPS处理的HMC3细胞中USP11和UHRF1的表达。Sevo通过调节USP11抑制LPS触发的HMC3细胞凋亡、炎症反应和氧化应激促进。在分子水平上,USP11与UHRF1相互作用,并通过去除泛素来维持其稳定性。结论:Sevo可能通过调节USP11/UHRF1轴保护LPS诱导的HMC3细胞凋亡、炎症和氧化应激,这可能为Sevo在SCI中的治疗提供新的机制。

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
七氟醚能否通过调控USP11介导的UHRF1去泛素化来减轻LPS诱导的小胶质细胞损伤?
核心机制
Sevo通过下调USP11表达,减少USP11与UHRF1的相互作用,降低UHRF1的稳定性,从而抑制LPS诱导的HMC3细胞凋亡、炎症和氧化应激。
主要证据
在大鼠SCI模型中,Sevo治疗改善了BBB评分,减轻组织病理损伤,降低BAX表达,升高BCL2,减少IL-1β、IL-6、MDA、ROS,增加GSH;在HMC3细胞中,Sevo降低USP11和UHRF1蛋白水平,且USP11过表达逆转Sevo的作用;CoIP和泛素化实验证实USP11与UHRF1结合并去泛素化稳定UHRF1。
研究意义
揭示了Sevo通过USP11/UHRF1轴发挥神经保护作用的新机制,为Sevo应用于SCI的临床治疗提供了临床前基础。

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

建立SCI大鼠模型并评估Sevo的体内保护作用

验证Sevo对SCI大鼠运动功能恢复和病理损伤的保护作用。

将大鼠分为sham、sham+Sevo、SCI、SCI+Sevo四组,建立T8节段SCI模型,给予Sevo或生理盐水处理,通过BBB评分评估运动功能,HE染色观察组织学变化,Western blot检测凋亡蛋白,ELISA检测炎症因子,试剂盒检测氧化应激指标。

2

体外LPS诱导HMC3细胞损伤并敲低USP11

探索USP11在LPS诱导的小胶质细胞损伤中的作用。

用LPS处理HMC3细胞模拟SCI体外环境,转染si-USP11敲低USP11,然后检测凋亡、炎症因子和氧化应激指标。

3

验证Sevo通过USP11调控LPS诱导的细胞损伤

确定Sevo对LPS诱导的HMC3细胞损伤的保护作用是否依赖USP11。

在LPS处理的HMC3细胞中给予Sevo暴露,并过表达USP11(oe-USP11),检测USP11蛋白水平、凋亡、炎症和氧化应激指标。

4

验证USP11与UHRF1的相互作用及去泛素化

确认USP11是否通过去泛素化稳定UHRF1。

使用Ubibrowser预测、GO富集和PPI网络筛选出UHRF1,通过Co-IP验证USP11与UHRF1的结合,通过泛素化实验检测USP11敲低后UHRF1的泛素化水平。

5

验证USP11调控LPS诱导损伤依赖UHRF1

验证USP11敲低对LPS诱导的HMC3细胞损伤的保护作用是否通过UHRF1介导。

在LPS处理的HMC3细胞中敲低USP11并过表达UHRF1(oe-UHRF1),检测UHRF1蛋白水平、凋亡、炎症和氧化应激指标。

6

验证Sevo通过USP11调控UHRF1表达

确认Sevo对UHRF1表达的影响是否通过USP11介导。

在LPS处理的HMC3细胞中给予Sevo暴露并过表达USP11,检测UHRF1蛋白水平;并在SCI大鼠模型中检测USP11和UHRF1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
验证免疫效应
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
HMC3细胞系ProcellCL-0620
专用培养基(CM-0620)ProcellCM-0620
脂多糖Sigma-Aldrich--
si-USP11GenePharma--
si-conGenePharma--
pcDNA载体GenePharma--
脂质体3000Invitrogen--
RIPA裂解液Keygen--
USP11抗体Santa Cruzsc-365528
UHRF1抗体Santa Cruzsc-136264
BCL2抗体Abcamab194583
BAX抗体Abcamab32503
β-肌动蛋白抗体Abcamab7817
增强化学发光试剂Solarbio--
Annexin V-FITCBD Biosciences--
碘化丙啶BD Biosciences--
IL-1β ELISA试剂盒BeyotimePI303
IL-6 ELISA试剂盒BeyotimePI328
MDA检测试剂盒eBioscience88-3909-22
GSH检测试剂盒eBioscience88-50600-22
ROS检测试剂盒SolarbioCA1410
Pierce交联磁性免疫共沉淀试剂盒Invitrogen--
蛋白A/G磁珠Millipore--

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
SCI动物模型
大鼠品系、性别、体重、年龄、分组、样本量、麻醉方式、手术方法(T8椎板切除、撞击重量、高度、持续时间)、术后护理(抗生素、排尿)
阅读提示:Methods 2.1 SCI model
Sevo给药
给药剂量(20 mg/kg/day)、给药途径(鼻饲)、给药时间(术后开始)
阅读提示:Methods 2.1 SCI model
体外细胞培养和处理
细胞系(HMC3)、培养条件(37°C, 5% CO2)、培养基(Procell special medium)、LPS浓度(5 μg/mL)、处理时间(24h)、Sevo浓度(3.3%)和暴露时间(1h)
阅读提示:Methods 2.2 Cell culture and treatment
细胞转染
siRNA浓度(20 nM)、质粒浓度(50 ng)、转染试剂(Lipofectamine 3000)
阅读提示:Methods 2.3 Cell transfection
分子检测
抗体品牌和货号(USP11: sc-365528; UHRF1: sc-136264; BCL2: ab194583; BAX: ab32503; β-actin: ab7817)、蛋白上样量(40 μg)、SDS-PAGE浓度(10%)、封闭液(5%脱脂牛奶)、抗体稀释比例
阅读提示:Methods 2.4 Western blot assay
细胞凋亡检测
细胞数量(1×10^6)、染料(Annexin V-FITC和PI)体积(各5 μL)、孵育时间(15分钟)
阅读提示:Methods 2.5 Cell apoptosis
氧化应激检测
试剂盒品牌和货号(MDA: eBioscience 88-3909-22; GSH: eBioscience 88-50600-22; ROS: Solarbio CA1410)、探针浓度(10 μM DCFH-DA)、孵育时间(30分钟)
阅读提示:Methods 2.6 ELISA and 2.7 ROS detection