内质网应激抑制剂4-PBA通过抑制铁死亡减轻肠道病毒性脑炎小鼠的免疫损伤。

Endoplasmic reticulum stress inhibitor 4-PBA alleviates immune damage in mice with enteroviral encephalitis by inhibiting ferroptosis.

作者信息Sijie He, Xuhua Chen, Jinbin Luo, Xingsheng Li, Fang Zeng
PMID41862947
期刊Virol J
发布时间2026-03-21
DOI10.1186/s12985-026-03103-7

实验完整度

体内小鼠模型(存活、组织学、分子指标)与体外HT22细胞(铁死亡激活剂回补)两个独立证据层级,包含功能验证和机制验证。

主要模型

7日龄ICR小鼠EV71感染模型 HT22神经元细胞

重点核对

EV71感染剂量:106 TCID50,腹腔注射 4-PBA剂量:100 mg/kg/天,腹腔注射,连续14天,预防性给药 HT22细胞感染MOI=1,处理5小时 体外4-PBA浓度:5 mM;erastin浓度:20 μM 每组小鼠数量:n=5

摘要

背景:肠道病毒A71型(EV71)相关脑炎缺乏针对性的神经保护治疗。实验数据提示内质网应激和铁死亡参与神经元损伤。我们测试了化学分子伴侣4-苯基丁酸(4-PBA)是否通过中断内质网应激-铁死亡轴来减轻EV71神经病理。材料与方法:新生小鼠感染EV71并给予4-PBA治疗;记录存活率、体重和神经学评分。通过组织学(H&E、尼氏、TUNEL)和炎症细胞因子评估脑损伤。定量内质网应激标志物(GRP78、CHOP)、铁死亡指标(GPX4、Fe²⁺、活性氧、丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽)和病毒载量(VP1 mRNA)。在EV71感染的HT22神经元细胞中进行了补充实验,评估4-PBA联合或不联合erastin,以探究铁死亡的参与。结果:4-PBA提高了存活率和临床评分,减轻了神经元损失,并减少了脑部炎症。治疗抑制了内质网应激标志物,恢复了GPX4和抗氧化防御,并降低了Fe²⁺、活性氧和丙二醛。脑组织中VP1 mRNA下降。在HT22细胞中,4-PBA降低了细胞毒性和脂质ROS积累;erastin消除了这些益处,支持铁死亡依赖的机制。结论:这些数据确定内质网应激-铁死亡通路是EV71神经毒性的驱动因素,并证明再利用的4-PBA中断该级联反应,在体内和神经元细胞中赋予功能性神经保护。据我们所知,这提供了首个体内证据,表明药理学缓解内质网应激可抑制铁死亡以改善EV71脑炎,突出了神经趋向性病毒疾病的转化策略。

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
4-PBA是否通过抑制铁死亡来减轻EV71引起的脑炎神经病理和免疫损伤?
核心机制
EV71感染诱导内质网应激,进而促进铁死亡,导致神经元损伤;4-PBA通过抑制内质网应激,恢复GPX4和抗氧化防御,减少铁和脂质过氧化,从而阻断铁死亡。
主要证据
在EV71感染小鼠中,4-PBA降低VP1 mRNA、GRP78和CHOP表达,恢复GPX4,减少Fe²⁺、ROS和MDA,并改善存活和神经功能;在HT22细胞中,4-PBA减轻细胞毒性,erastin逆转其保护作用。
研究意义
研究首次提供体内证据表明药物缓解内质网应激可抑制铁死亡改善EV71脑炎,为神经趋向性病毒病提供转化策略,扩展4-PBA的临床应用。

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

EV71感染小鼠模型建立及4-PBA治疗

评估4-PBA对EV71感染小鼠存活、体重和神经功能的影响。

7日龄ICR小鼠分为对照组、EV71组和EV71+4-PBA组,腹腔注射EV71(106 TCID50)或培养基,4-PBA(100 mg/kg/天)从感染前开始连续14天给药,每日监测体重、临床评分和肢体麻痹评分。

2

脑组织病理学和免疫细胞浸润评估

检测4-PBA对EV71引起的脑组织炎症和神经元损伤的影响。

通过H&E染色观察炎症细胞浸润,通过Nissl染色观察神经元损伤,通过TUNEL染色检测DNA断裂,通过免疫组化检测CD45和CD3阳性细胞。

3

脑组织内质网应激、铁死亡和炎症因子检测

验证4-PBA对EV71诱导的内质网应激、铁死亡和炎症反应的影响。

用qRT-PCR检测VP1、GRP78、CHOP、IL-6、TNF-α、IL-1β mRNA水平;Western blot检测GRP78、CHOP、GPX4蛋白;试剂盒检测Fe²⁺、ROS、MDA、SOD和GSH;ELISA检测IL-1β、TNF-α、IL-6蛋白水平。

4

HT22细胞体外感染及药物处理实验

在体外模型中验证4-PBA通过抑制铁死亡保护神经元。

HT22细胞分为control、EV71、EV71+4-PBA、EV71+4-PBA+Erastin组,感染EV71(MOI=1,5小时)后,加入4-PBA(5 mM)和/或erastin(20 μM)处理24小时,检测细胞活力(CCK-8)和TUNEL阳性率。

5

体外细胞铁死亡和内质网应激指标测定

在细胞水平验证4-PBA抑制内质网应激和铁死亡,以及erastin的逆转作用。

通过qRT-PCR检测GRP78和CHOP mRNA,Western blot检测GRP78、CHOP和GPX4蛋白,试剂盒检测Fe²⁺、ROS、MDA、SOD和GSH。

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
DMEM培养基ProcellPM150210
胎牛血清Procell164210-50
青霉素/链霉素ProcellPB180120
4-苯基丁酸MedChemExpressHY-A0281
磷酸盐缓冲液SangonE607008
总RNA提取试剂盒TiangenDP424
逆转录试剂盒Gene-starA232
SYBR Green PCR预混液Gene-starA301
ABI7900-HT-Fast实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
RIPA裂解液Gene-starE121
BCA蛋白浓度测定试剂盒Gene-starE163
SDS-PAGE试剂Gene-starE159
PVDF膜Yeasen36125ES03
脱脂牛奶Yeasen36120ES60
iBright FL1500成像系统InvitrogenA44115
ECL化学发光试剂盒Biolite26100
GRP78抗体AffinityAF5366
CHOP抗体AffinityAF6277
GPX4抗体AffinityDF6701
GAPDH抗体Abcamab8245
山羊抗兔HRP二抗Abcamab205718
山羊抗小鼠HRP二抗Abcamab205719
CD45抗体Affinity BiosciencesDF6839
CD3抗体Affinity BiosciencesDF6594
Fe²⁺检测试剂盒BiosharpBL1147B
活性氧检测试剂盒BjbalbHR8821
丙二醛检测试剂盒BjbalbKFS380
超氧化物歧化酶检测试剂盒BjbalbYT311
谷胱甘肽检测试剂盒BjbalbKFS390
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044
CCK-8试剂ShyuanyeR22305
TUNEL检测液BeyotimeC1089
TUNEL检测试剂盒BeyotimeC1086
Triton X-100ACMECT88491
抗荧光淬灭封片剂BeyotimeP0126

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
动物感染与给药
小鼠品系:ICR;年龄:7日龄;每组数量:n=5;感染剂量:106 TCID50腹腔注射;4-PBA剂量:100 mg/kg/天,腹腔注射,连续14天,预防性给药方案
阅读提示:见Materials and methods中的Animals部分
体外细胞感染与处理
HT22细胞;感染MOI=1,5小时;4-PBA浓度:5 mM;erastin浓度:20 μM;处理时间24小时
阅读提示:见Materials and methods中的In vitro studies部分
分子指标检测
qRT-PCR引物序列、退火温度60°C;Western blot抗体稀释度(GRP78 1/1000, CHOP 1/1000, GPX4 1/1000, GAPDH 1/10000);Fe²⁺、ROS、MDA、SOD、GSH检测试剂盒
阅读提示:见Materials and methods中的qRT-PCR, Western blot, Measurement of Fe2+ content, Measurement of ROS, Measurement of oxidative stress markers部分及Table 1和Table 2