TFAM信号分子减轻脑缺血再灌注线粒体损伤

TFAM signaling molecule alleviates mitochondrial damage of cerebral ischemia-reperfusion.

作者信息Wenjun Wang, Yibiao Shi, Sitian Qiu, Ying Song, Xi Chen, Xiaomin Zhang, Beibei Wang, Qisong Li, Qiwen Shi
PMID41507152
发布时间2026-01-08
DOI10.1038/s41420-025-02930-x

实验完整度

高

包含体内MCAO模型和体外H2O2诱导PC12细胞模型,结合shTFAM慢病毒敲低进行功能验证,检测ROS/SOD/MDA/ATP、mtDNA拷贝数、TFAM/POLRMT/TFB2M表达及线粒体形态,证据层级完整。

主要模型

SD大鼠MCAO模型 PC12细胞H2O2氧化应激模型 shTFAM慢病毒敲低PC12细胞

重点核对

SD大鼠MCAO模型建立及缺血再灌注时间 PC12细胞H2O2处理浓度(400 μM)和药物浓度(CAA 100 μM,ED 200 μM) shTFAM慢病毒转染MOI值(125) TFAM表达水平 氧化应激指标(ROS、SOD、MDA)和线粒体功能指标(ATP、Ca2+、mtDNA拷贝数)

摘要

在本研究中,我们旨在探讨香芹酚乙酸酯(CAA)通过线粒体转录因子A(TFAM)信号分子对脑缺血再灌注线粒体损伤的抗氧化和治疗保护作用。体内采用SD大鼠建立大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,体外用H2O2刺激PC12细胞。采用Longa神经功能评分和氯化三苯基四氮唑(TTC)染色观察缺血性脑梗死。采用透射电子显微镜(TEM)观察线粒体。采用活性氧/超氧化物歧化酶/丙二醛/三磷酸腺苷(ROS/SOD/MDA/ATP)检测试剂盒进行检测。采用RT-qPCR检测靶基因mRNA水平和线粒体DNA(mtDNA)拷贝数变化。采用免疫荧光和Western blot检测蛋白表达。SD大鼠MCAO模型氧化应激后,神经功能评分升高,脑梗死缺血区体积增大,脑组织和PC12细胞神经细胞形态紊乱,线粒体出现空泡化,ROS和MDA含量升高,SOD活性降低。氧化应激导致线粒体功能障碍,引起脑组织神经细胞和PC12细胞中mtDNA拷贝数减少和TFAM表达降低,进而影响线粒体转录生物发生,并降低POLRMT和TFB2M分子的表达。CAA促进细胞内TFAM表达并激活其抗氧化途径,从而保护mtDNA,减轻体内MCAO和体外H2O2刺激引起的氧化应激和线粒体损伤。慢病毒下调TFAM表达,在其作用下,CAA的抗氧化和线粒体保护作用减弱。当TFAM被破坏时,CAA对线粒体的保护作用受到抑制。与阳性对照依达拉奉相比,CAA表现出相似的治疗效果。这些发现表明CAA通过TFAM信号通路减轻CIRI,为缺血性卒中治疗提供潜在的治疗意义。

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
探讨香芹酚乙酸酯(CAA)是否通过TFAM信号分子减轻脑缺血再灌注引起的氧化应激和线粒体损伤。
核心机制
CAA通过促进TFAM表达,激活其抗氧化途径,保护mtDNA,维持线粒体转录生物发生(涉及POLRMT和TFB2M),从而减轻氧化应激和线粒体损伤。
主要证据
体内MCAO模型和体外H2O2诱导PC12细胞模型中,CAA处理提高了TFAM、POLRMT、TFB2M表达,恢复mtDNA拷贝数,降低ROS和MDA,升高SOD和ATP,改善线粒体形态;shTFAM敲低后这些保护作用减弱。
研究意义
研究表明CAA通过TFAM信号通路减轻脑缺血再灌注损伤,为缺血性卒中治疗提供潜在的治疗策略。

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

建立脑缺血再灌注模型

模拟体内脑缺血再灌注损伤,评估CAA/ED的治疗效果。

采用SD大鼠线栓法建立MCAO模型,缺血90分钟后恢复血流,在再灌注后0h和12h给予药物处理。

2

建立细胞氧化应激模型

在体外模拟氧化应激损伤,评估CAA/ED的细胞保护作用。

PC12细胞用不同浓度H2O2刺激24小时,筛选工作浓度,并用CAA和ED处理。

3

敲低TFAM表达

验证TFAM在CAA保护作用中的必要性。

使用shTFAM慢病毒转染PC12细胞和脑室注射,建立TFAM敲低模型。

4

评估神经功能和脑梗死体积

评估CAA/ED对脑缺血再灌注损伤的神经保护作用。

通过Longa神经功能评分和TTC染色检测神经功能缺损和脑梗死体积。

5

检测氧化应激和线粒体功能指标

评估CAA/ED对氧化应激和线粒体功能的调节作用。

检测脑组织和细胞中ROS、SOD、MDA、ATP、Ca2+含量及mtDNA拷贝数。

6

检测TFAM及其下游分子表达

验证CAA对TFAM信号通路及相关分子的调控。

通过RT-qPCR、Western blot、免疫荧光和免疫组化检测TFAM、POLRMT、TFB2M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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
香芹酚乙酸酯EXTRASYNTHESE--
依达拉奉Jiangsu Simcere Pharmaceutical Co., LTD.--
DMEM高糖培养基Wuhan Punosai Technology Co., LTD.--
胎牛血清Hangzhou Sijiqing Company--
TFAM抗体Abcamab307302
TFB2M抗体Abcamab118321
POLRMT抗体Thermo Fisher ScientificPA5-116630
MCAO线栓Beijing Xinong Technology Co., LTD.--
TFAM慢病毒Shanghai Jima Pharmaceutical Technology Co., LTD.--
活性氧检测试剂盒Nanjing Jiancheng BioEngineering Institute--
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng BioEngineering Institute--
丙二醛检测试剂盒Nanjing Jiancheng BioEngineering Institute--
增强型ATP检测试剂盒Beyotime--
钙含量显色检测试剂盒Shanghai Biyuntian Biotechnology Co., LTD--
Trizol试剂Invitrogen12183-555
逆转录试剂盒Invitrogen11752-050
引物Sangon--
通用基因组DNA提取试剂盒CWBIOCW2298S
BCA蛋白定量试剂盒Basted--
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad--
Image Pro plus软件----
ImageJ软件----
GraphPad Prism 5.0软件----

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
MCAO模型建立
线栓型号、缺血时间(90分钟)、再灌注时间、给药时间(再灌注后0h和12h)及给药方式
阅读提示:Methods: MCAO model
细胞培养与处理
PC12细胞来源、培养基(DMEM高糖+10%FBS+1%双抗)、H2O2浓度(400 μM)、药物浓度(CAA 100 μM,ED 200 μM)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: PC12 cells culture and treatment; Figure 4
shTFAM慢病毒转染
MOI值(PC12细胞125)、嘌呤霉素筛选浓度(2 μg/ml)、感染时间(4小时加polybrene)
阅读提示:Methods: shTFAM cell transfection; Figure 4D
神经功能评分
Longa评分时间点(再灌注后24小时)、评分标准
阅读提示:Methods: Neurological score
氧化应激指标检测
ROS检测荧光探针(DCFH-DA)、荧光酶标仪波长(Ex488/Em525)、SOD和MDA试剂盒品牌和具体操作步骤
阅读提示:Methods: Detection of oxidative stress indicators
线粒体功能检测
ATP检测试剂盒(Beyotime)、Ca2+检测试剂盒(Biyuntian)、mtDNA拷贝数检测方法(D-LOOP基因引物)
阅读提示:Methods: Mitochondrial index detection; RT-qPCR and mtDNA copy number