Apelin-13 通过靶向 Keap1/Nrf2 信号通路减轻脑出血后的血脑屏障功能障碍

Apelin-13 Attenuates Blood-Brain Barrier Dysfunction Following Intracerebral Hemorrhage via Targeting the Keap1/Nrf2 Signaling.

作者信息Pingping Guo, Rabeea Siddique, Juanfeng Qian, Lingxiao Qi, V Wee Yong, Mengzhou Xue
PMID41459616
发布时间2025-12
DOI10.1002/cns.70706

实验完整度

包含体内胶原酶诱导ICH模型和体外血红素刺激bEnd.3细胞模型,并通过shRNA敲低APJ和Nrf2进行功能验证和机制验证。

主要模型

胶原酶诱导的脑出血小鼠模型 血红素刺激的bEnd.3小鼠脑内皮细胞单层模型

重点核对

脑出血模型:胶原酶VII(0.075 U)注射至右侧纹状体 Apelin-13给药:侧脑室注射60 μg/kg,术后立即及每日一次 体外模型:bEnd.3细胞暴露于80 μM血红素 关键通路验证:APJ shRNA和Nrf2 shRNA处理 BBB完整性评估:Evans blue渗漏、TEER、紧密连接蛋白水平

摘要

背景:血脑屏障(BBB)功能障碍是脑出血(ICH)后继发性脑损伤的关键驱动因素。既往研究表明,Apelin-13 在多种脑血管疾病中具有减轻 BBB 功能障碍的潜力。然而,Apelin-13 维持 BBB 完整性的确切机制仍不清楚。本研究探讨了 Apelin-13 是否通过靶向 Keap1/Nrf2 信号通路发挥神经保护作用。方法:采用胶原酶建立体内 ICH 模型,评估神经功能、脑水肿、紧密连接蛋白水平和伊文思蓝渗漏。体外,用血红素诱导 bEnd.3 单层细胞模拟 ICH 条件。为评估 Apelin-13 在 Keap1/Nrf2 信号通路中的作用,我们使用了靶向 Nrf2 和 apelin 受体(APJ)的特异性 shRNA。通过跨内皮电阻检测、蛋白质印迹和免疫荧光分析评估 Apelin-13 在血红素刺激的 bEnd.3 细胞中的神经保护作用。结果:Apelin-13 治疗显著减轻了 ICH 小鼠的脑损伤,减少了脑水肿,并促进了神经功能恢复。这些作用伴随着基质金属蛋白酶-9 表达的显著降低和紧密连接蛋白水平的增加。在血红素诱导的 bEnd.3 细胞中观察到类似的保护作用,Apelin-13 还促进了 Nrf2 表达并抑制了 Keap1 表达,提示 Keap1/Nrf2 信号通路的参与。重要的是,APJ 沉默阻断了 Apelin-13 对 Keap1/Nrf2 通路的作用。此外,Nrf2 敲低消除了 Apelin-13 的保护作用,逆转了其在血红素刺激的 bEnd.3 细胞中对凋亡的抑制、紧密连接完整性的维持和氧化应激的减轻。结论:总之,这些发现表明,通过与 APJ 结合,Apelin-13 激活内皮 Keap1/Nrf2 通路,以保护免受 ICH 诱导的 BBB 破坏并促进神经功能恢复,凸显了其对 ICH 的治疗前景。

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
Apelin-13 是否通过靶向 Keap1/Nrf2 信号通路保护脑出血后的血脑屏障功能?
核心机制
Apelin-13 与 APJ 受体结合,激活内皮细胞 Keap1/Nrf2 信号通路,促进 Nrf2 核转位,上调抗氧化基因 NQO1 和 HO-1 的表达,从而减轻氧化应激,保护 BBB 完整性。
主要证据
在胶原酶诱导的 ICH 小鼠模型中,Apelin-13 减轻脑水肿、改善神经功能、降低 MMP-9 表达并增加紧密连接蛋白水平;在血红素刺激的 bEnd.3 细胞中,Apelin-13 恢复 TEER、减少凋亡和氧化应激,且 APJ 沉默和 Nrf2 敲低均消除其保护作用。
研究意义
研究表明 Apelin-13 是脑出血的潜在治疗药物,通过增强抗氧化防御来保护血脑屏障完整性,为 ICH 治疗提供了新的策略。

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

建立体内 ICH 模型及 Apelin-13 干预

评估 Apelin-13 对 ICH 后脑损伤、脑水肿和神经功能的影响

雄性 C57BL/6 小鼠经胶原酶注射建立 ICH 模型,术后立即及每日侧脑室注射 Apelin-13(60 μg/kg),通过 H&E 染色、脑含水量测定、行为学测试评估效果。

2

评估 Apelin-13 对体内 BBB 完整性的影响

验证 Apelin-13 是否减轻 ICH 诱导的 BBB 破坏

通过 Evans blue 渗漏实验、Western blot 和免疫荧光检测紧密连接蛋白(ZO-1、occludin)和 MMP-9 的表达。

3

建立体外 ICH 模型及 Apelin-13 预处理

验证 Apelin-13 对血红素诱导的内皮细胞损伤的保护作用

bEnd.3 细胞用不同浓度 Apelin-13 预处理过夜,然后暴露于血红素(80 μM)24小时,通过 CCK-8、Calcein-AM/PI 染色、Western blot 等检测细胞活力和凋亡相关蛋白。

4

评估 Apelin-13 对体外屏障功能和氧化应激的影响

验证 Apelin-13 是否保护内皮屏障功能并减轻氧化应激

bEnd.3 单层细胞经血红素和 Apelin-13 处理后,测量 TEER、紧密连接蛋白表达、MMP-9 分泌、ROS 水平和抗氧化酶活性。

5

验证 Apelin-13 对 Keap1/Nrf2 通路的调控及 APJ 的介导作用

探究 Apelin-13 是否通过 APJ 激活 Keap1/Nrf2 信号通路

通过 Western blot 检测 Nrf2 核/质分布、Keap1、NQO1、HO-1 的表达,并用 APJ shRNA 敲低 APJ,观察对 Apelin-13 激活 Nrf2 通路的影响。

6

验证 Nrf2 在 Apelin-13 保护作用中的必要性

证明 Nrf2 是 Apelin-13 发挥保护作用的关键下游分子

使用 Nrf2 shRNA 敲低 Nrf2,检测 Apelin-13 对氧化应激、凋亡和 BBB 功能保护作用的丧失情况。

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
胶原酶 VIISigma--
Apelin-13Santa Cruz--
伊文思蓝Sigma--
血红素Sigma--
bEnd.3细胞Procell--
Transwell插入小室Corning Life Sciences--
CCK-8试剂GlpBio--
ZO-1抗体Proteintech21,773–1-AP
Occludin抗体Abcamab216327
MMP-9抗体Abcamab283575
Bcl2抗体Abcamab182858
Bax抗体Cell Signaling14796S
Cleaved caspase-3抗体R&D systemsMAB835
Nrf2抗体Proteintech16,396–1-AP
Keap1抗体Proteintech10,503–2-AP
NQO1抗体AffinityDF6437
HO-1抗体HuabioER1802-73
APJ抗体Santa Cruzsc-517,300
β-Actin抗体BioWorldAP0060
Histone H3抗体Proteintech17,168–1-AP
山羊抗兔IgG(HRP)Abcamab205718
山羊抗小鼠IgG(HRP)Abcamab205719
ZO-1抗体Abcamab221547
CD31抗体R&D systemsAF3628
Nrf2抗体Proteintech16,396–1-AP
Dylight 488 山羊抗兔IgGAbbkineA23220
IFKine Red 驴抗山羊IgGAbbkineA24431
活性氧检测试剂盒Jiancheng Technology--
MDA检测试剂盒Jiancheng Technology--
SOD检测试剂盒Jiancheng Technology--
GSH检测试剂盒Jiancheng Technology--
GSH-Px检测试剂盒Jiancheng Technology--
CAT检测试剂盒Jiancheng Technology--
总RNA提取试剂盒BioFlux--
逆转录试剂盒TaKaRa--
SYBR Green PCR预混液TaKaRa--
细胞电阻仪 RE1600Beijing Kingtech Technology--
SpectraMax M5/M5e 分光光度计Molecular Devices--
Feyond-A400 多功能酶标仪Aosheng Instrument--
Amersham imager 600 成像系统GE Life Sciences--
Leica STELLARIS 5 SR 激光共聚焦显微镜Leica--
切片扫描仪(G Cell)G Cell--
QuantStudio 5 系统Thermo Fisher Scientific--

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
体内ICH模型
雄性 C57BL/6 小鼠(6-8周龄)来源;胶原酶VII剂量和注射部位;Apelin-13剂量和给药方式
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.1-2.2 及 Figure 1B
脑水肿评估
脑组织分区(同侧皮层、对侧皮层、同侧基底节、对侧基底节、小脑);干燥条件(110°C,24小时)
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.5
BBB通透性评估
Evans blue 浓度和注射体积(2%,4 mL/kg);注射后3小时取材;检测波长610 nm
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.6 及 Figure 2
体外细胞模型
bEnd.3 细胞来源;培养条件(transwell 插入物规格);血红素浓度(80 μM)和处理时间(24小时);Apelin-13预处理浓度和时间(0.5, 1, 2 μM,过夜)
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.7-2.8 及 Figure 3A,4A
基因敲低实验
shRNA 靶序列(特异性信息未在正文中提供);转染时间(48小时);对照 shRNA 质粒
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.9 及 Figure S1, S2
Western blot
抗体稀释比例;蛋白上样量;膜封闭条件(5%脱脂牛奶);二抗孵育条件
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.10 及 Table 1
ROS及氧化应激指标检测
DCFH-DA 浓度(10 μM)和孵育时间(30分钟);ROS检测波长(激发488 nm);MDA、SOD、GSH、GSH-Px、CAT检测试剂盒来源
阅读提示:参见 Materials and Methods 2.13, 2.15 及 Figure 5