苏木酮A通过激活Keap1/Nrf2通路抑制小胶质细胞M1极化促进脊髓损伤小鼠运动功能恢复

Sappanone A Promotes Motor Function Recovery in Spinal Cord Injury Mice by Inhibiting Microglial M1 Polarization via Activation of the Keap1/Nrf2 Pathway.

作者信息Lü Ren, Yue Chen, Jinzhi Xia, Xue Song, Lu Tao, Jing Li, Lei Xu, Hezuo Lü, Jianguo Hu
PMID41316923
期刊FASEB J
发布时间2025-12-15
DOI10.1096/fj.202502568R

实验完整度

包含体内T9挫伤小鼠模型和体外LPS+IFN-γ刺激BV2细胞两个独立证据层级,并进行了行为学、组织学、分子生物学和机制验证(ML385挽救实验)。

主要模型

T9脊髓挫伤小鼠模型 LPS+IFN-γ刺激的BV2小胶质细胞

重点核对

SA给药剂量:20 mg/kg,腹腔注射,每日一次,持续28天 ML385给药剂量:30 mg/kg,腹腔注射,每日一次 BV2细胞处理:LPS 100 ng/mL + IFN-γ 20 ng/mL,SA浓度10/20/40 μM/mL,处理24小时 行为学评估时间点:术后1、3、7、14、21、28天 组织学检测时间点:术后28天

摘要

脊髓损伤(SCI)是一种导致显著功能损害的中枢神经系统疾病,神经炎症和氧化应激是其核心病理特征。苏木酮A(SA)是一种天然黄酮类化合物,主要来源于苏木(Caesalpinia sappan)心材,具有抗炎和抗氧化的双重功能。SA在SCI中的具体作用及其相关机制尚属未知领域。本研究使用T9脊髓挫伤小鼠模型和脂多糖(LPS)+干扰素-γ(IFN-γ)刺激的BV2小胶质细胞,探讨了SA在脊髓损伤中的潜在神经保护机制。采用Basso小鼠量表(BMS)、足迹分析和游泳试验全面评估小鼠运动功能。通过苏木精-伊红(HE)染色量化脊髓损伤面积,尼氏染色计数存活神经元,劳克苏尔快蓝(LFB)染色评估髓鞘完整性。Western blot、酶联免疫吸附测定(ELISA)和定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测炎症和抗炎因子的表达,而免疫荧光和流式细胞术分析小胶质细胞的活化和极化状态。使用氧化应激检测试剂盒结合DCFH-DA荧光探针定量评估氧化应激水平。通过Western blot和免疫荧光分析核因子E2相关因子2(Nrf2)表达的变化来研究潜在机制。结果表明,SA治疗显著改善了SCI小鼠的运动功能,减少了SCI病变面积,增加了残余髓鞘面积,并增强了神经元存活。在SA处理的SCI小鼠和LPS+IFN-γ刺激的BV2细胞中,氧化应激反应均减弱,同时M1型小胶质细胞数量减少,炎症因子表达降低。机制研究表明,SA可能通过激活Keap1/Nrf2通路减轻氧化应激,从而抑制小胶质细胞M1极化。挽救实验证实Nrf2抑制剂ML385逆转了SA的神经保护作用。总之,SA可能通过Keap1/Nrf2通路调节氧化应激反应,进而调节小胶质细胞极化和神经炎症,为靶向SCI的临床治疗策略提供了见解。

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
SA是否能改善脊髓损伤后的运动功能恢复,其潜在机制是否涉及Keap1/Nrf2通路介导的氧化应激调节和小胶质细胞极化?
核心机制
SA通过激活Keap1/Nrf2通路,促进Nrf2核转位和磷酸化,增强抗氧化反应,减少活性氧(ROS),从而抑制小胶质细胞M1极化,调节细胞因子表达(抑制TNF-α/IL-1β,升高IL-10/IL-4),改善炎症微环境,促进神经修复和功能恢复。
主要证据
体内:SA显著改善SCI小鼠运动功能(BMS、游泳测试、足迹分析),减少病变面积,增加髓鞘保留和神经元存活,降低M1型小胶质细胞比例和炎症因子表达,减轻氧化应激;体外:SA抑制LPS+IFN-γ诱导的BV2细胞M1极化和炎症因子表达,减轻氧化应激;机制验证:ML385逆转SA的上述作用。
研究意义
研究揭示了SA通过Keap1/Nrf2通路调节小胶质细胞极化和神经炎症的新机制,为SCI的临床治疗策略提供了见解。

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

建立动物模型和细胞模型

构建T9脊髓挫伤小鼠模型和LPS+IFN-γ刺激的BV2小胶质细胞模型,以模拟SCI的体内和体外病理环境。

小鼠T9节段脊髓挫伤模型(50 kdyn撞击),分为Sham、Sham+SA、SCI、SCI+SA、SCI+ML385、SCI+SA+ML385组;BV2细胞用LPS(100 ng/mL)+IFN-γ(20 ng/mL)刺激。

2

评估运动功能恢复

通过行为学测试评估SA对SCI小鼠运动功能恢复的影响。

采用BMS评分、足迹分析和游泳试验在术后多个时间点评估小鼠后肢运动功能。

3

组织病理学分析

评估SA对SCI后脊髓组织损伤、髓鞘保留和神经元存活的影响。

术后28天取脊髓组织,进行HE染色、尼氏染色和LFB染色,分别评估病变面积、神经元数量和髓鞘完整性。

4

炎症因子表达检测

检测SA对体内和体外模型中促炎和抗炎因子表达的影响。

通过Western blot检测iNOS表达,ELISA检测TNF-α、IL-1β、IL-10、IL-4蛋白水平,qRT-PCR检测mRNA水平。

5

小胶质细胞活化和极化分析

评估SA对小胶质细胞活化及M1极化的影响。

通过免疫荧光和流式细胞术检测CD11b+CD68+活化小胶质细胞和CD68+iNOS+或CD68+CD86+ M1型小胶质细胞的比例。

6

氧化应激水平检测

评估SA对体内和体外模型中氧化应激的影响。

使用DCFH-DA荧光探针检测细胞内ROS水平,并用氧化应激检测试剂盒检测GSH、SOD和MDA含量。

7

机制验证

验证SA的作用机制是否通过Keap1/Nrf2通路介导。

Western blot和免疫荧光检测Keap1和Nrf2表达;使用Nrf2抑制剂ML385进行体内和体外挽救实验,观察其对SA效果的影响。

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
IH-0400撞击器----
DMEM培养基----
胎牛血清HyClone--
青霉素-链霉素Gibco--
CD11b抗体eBioscience63-0112-82
CD86抗体eBioscience17-0862-82
CD68抗体eBioscience25-0681-82
FACSCanto流式细胞仪BD--
iNOS抗体Proteintech18 985-1-AP
Nrf2抗体Proteintech16 396-1-AP
Keap1抗体Proteintech10 503-2-AP
β-肌动蛋白抗体ServicebioGB12001/GB11001
GAPDH抗体ORIGENETA-08
辣根过氧化物酶标记二抗ORIGENEZB-2305/ZB-2301
TRIzol试剂----
PrimeScript快速逆转录试剂盒----
TB Green预混试剂Ex Taq II----
小鼠TNF-α ELISA试剂盒BOSTEREK0527
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BOSTEREK0394
小鼠IL-10 ELISA试剂盒BOSTEREK0417
小鼠IL-4 ELISA试剂盒BOSTEREK0405
FITC标记的山羊抗小鼠IgGAbcamab150115
Alexa Fluor 555标记的山羊抗兔IgGAbcamab150078
DCFH-DA荧光探针----
Hoechst染色----

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
小鼠品系、性别、年龄、体重、饲养条件;T9椎板切除术和撞击力(50 kdyn)
阅读提示:Materials and Methods 2.2
药物处理
SA给药剂量(20 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、给药频率(每日一次)、开始和持续时间(术后第1天起28天);ML385给药剂量(30 mg/kg)
阅读提示:Materials and Methods 2.2
细胞处理
BV2细胞来源和培养条件;LPS浓度(100 ng/mL)、IFN-γ浓度(20 ng/mL)、处理时间(24小时);SA浓度(10/20/40 μM/mL)、ML385浓度(5 nM/mL)
阅读提示:Materials and Methods 2.3
行为学评估
BMS评分时间点(术后1、3、7、14、21、28天)和评分方法;足迹分析和游泳试验的实施条件和评分标准
阅读提示:Materials and Methods 2.4-2.6
组织学分析
组织取材时间点(术后7天和28天)和方式;切片厚度(10 μm);HE、尼氏、LFB染色的具体步骤
阅读提示:Materials and Methods 2.7-2.8
流式分析
单细胞悬液的制备方法;抗体(CD11b、CD86、CD68)的克隆号和荧光标记;染色和固定步骤
阅读提示:Materials and Methods 2.9
分子生物学检测
Western blot抗体(iNOS, Nrf2, Keap1, β-actin, GAPDH)的稀释比例;qRT-PCR引物序列和内参;ELISA试剂盒的品牌和货号
阅读提示:Materials and Methods 2.10-2.12
氧化应激检测
DCFH-DA孵育时间和浓度;GSH、SOD、MDA检测试剂盒的步骤
阅读提示:Materials and Methods 2.14-2.15