非索非那定通过TNF信号保护椎间盘退变

Fexofenadine Protects Against Intervertebral Disc Degeneration Through TNF Signaling.

作者信息Kaiwen Liu, Jianlu Wei, Guohua Li, Ronghan Liu, Dawang Zhao, Yuanqiang Zhang, Jie Shi, Qing Xie, Lei Cheng
PMID34504840
发布时间2021-08-24
DOI10.3389/fcell.2021.687024

实验完整度

包含体外小鼠椎间盘培养、大鼠针刺模型、人椎间盘组织培养及原代细胞实验等多种模型,并通过Western blot、免疫组化、ELISA、TUNEL等验证功能与机制。

主要模型

小鼠椎间盘体外培养模型 大鼠尾椎针刺退变模型 人椎间盘组织培养模型 小鼠及人原代髓核细胞

重点核对

TNF-α浓度(体外10 ng/mL) FFD浓度(细胞10 μM,组织50 μM,动物10 mg/kg) 处理时间(7天,48小时,24小时等) 大鼠针刺模型采用20号针头,深度5 mm,旋转360° 统计方法(Mann-Whitney t检验、配对t检验、单/双因素方差分析)

摘要

目的:非索非那定(FFD)是一种具有抗炎作用的抗组胺药物。椎间盘(IVD)退变过程涉及炎症,其中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)发挥重要作用。本研究旨在探讨FFD在椎间盘退变病理过程中的作用。方法:采用番红O染色检测椎间盘中的软骨组织,苏木精-伊红(H&E)染色确定椎间盘结构,利用大鼠针刺模型在体内检测FFD对椎间盘退变的作用,通过Western blotting、免疫组织化学和免疫荧光染色检测炎症分子,ELISA检测炎症因子的释放,实时PCR分析分子的转录表达。结果:TNF-α升高导致炎症性椎间盘退变,而FFD保护免受TNF-α诱导的椎间盘退变。机制研究发现FFD通过至少两种途径发挥椎间盘保护作用:(a)FFD抑制TNF-α介导的细胞外基质(ECM)降解;(b)FFD挽救椎间盘退变中TNF-α诱导的炎症。此外,本研究发现FFD通过cPLA2/NF-κB信号通路抑制TNF-α介导的椎间盘退变。结论:FFD通过一种新机制为治疗椎间盘退变提供了另一种选择。此外,FFD也可能成为治疗其他炎症相关疾病(包括椎间盘退变)的潜在靶点。

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
非索非那定(FFD)在椎间盘退变(IVD)中的作用及其潜在分子机制是什么?
核心机制
FFD通过抑制TNF-α介导的ECM降解和炎症发挥保护作用,其机制涉及抑制cPLA2磷酸化,从而减少花生四烯酸(AA)的产生,进而抑制NF-κB信号通路激活。
主要证据
体外小鼠椎间盘培养、大鼠针刺模型、人椎间盘组织及原代NP细胞实验显示,FFD降低MMP-13、COX-2等炎症分子表达,恢复Aggrecan和Col II水平,并抑制NF-κB p65核转位;ELISA证实FFD抑制AA及IL-6、IL-1β释放。
研究意义
FFD为治疗椎间盘退变提供了新选择,并可能作为其他TNF-α相关炎症性疾病的潜在治疗靶点。

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

体外小鼠椎间盘培养验证FFD保护作用

验证FFD是否抑制TNF-α诱导的椎间盘退变

分离并培养小鼠椎间盘,以TNF-α(10 ng/mL)和/或FFD(50 μM)处理7天,通过番红O染色、H&E染色、Western blot和RT-PCR检测组织结构、炎症和基质分子。

2

大鼠尾椎针刺模型验证FFD体内效果

在体内评估FFD对椎间盘退变的治疗效果

建立大鼠尾椎针刺模型,腹腔注射FFD(10 mg/kg)隔日一次,通过番红O染色、H&E染色、Western blot和RT-PCR检测。

3

人椎间盘组织与细胞验证FFD的基质保护作用

验证FFD在人源样本中是否抑制TNF-α介导的ECM降解与细胞凋亡

培养人NP组织(TNF-α 10 ng/mL,FFD 50 μM,7天)和原代NP细胞(TNF-α 10 ng/mL,FFD 10 μM),通过RT-PCR检测Aggrecan、Col II、SOX-9、凋亡相关基因,TUNEL染色检测凋亡。

4

验证FFD的抗炎作用

验证FFD是否抑制TNF-α诱导的炎症反应

小鼠和人NP细胞用TNF-α和FFD处理,通过Western blot检测COX-2和MMP-13,ELISA检测IL-1β、IL-6、IL-17,免疫组化检测人椎间盘组织中的炎症分子。

5

验证FFD对NF-κB信号通路的影响

确定FFD是否抑制TNF-α介导的NF-κB激活和p65核转位

人NP细胞经TNF-α和FFD处理,Western blot检测p65磷酸化及亚细胞分布,免疫荧光观察p65定位。

6

验证FFD对cPLA2通路的作用

验证FFD是否通过抑制cPLA2活性减少AA产生,进而影响炎症

Western blot检测cPLA2及其磷酸化,ELISA检测AA和细胞因子(IL-6、IL-1β),并验证外源性AA能否逆转FFD的作用。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F-12培养基Gibco8120482
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素--100
胰蛋白酶Gibco--
胶原酶Sigma-Aldrich--
肿瘤坏死因子-αAbcam--
非索非那定----
花生四烯酸----
番红O染色试剂盒SolarbioG1371
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013C
蛋白磷酸酶抑制剂SolarbioP1260
核蛋白提取试剂盒Beyotime BiotechnologyP0027
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
ELISA试剂盒Elabscience--
TUNEL检测试剂盒Elabscience BiotechnologyE-CK-A320
TRIzol试剂Takara Bio--
SYBR Green PCR预混液Toyota--
Bio-Rad CFX 96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
山羊抗兔IgG-HRP二抗ZSGB-Bio--
荧光显微镜OlympusIX51
GraphPad Prism 7----

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
体外椎间盘培养
小鼠椎间盘分离方法,培养基成分,TNF-α和FFD浓度及处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and Culture of Complete Mouse IVDs; Results: Figure 1
大鼠针刺模型
大鼠品系、年龄、性别,针刺位置(Co8-Co9)、针头规格、深度、旋转角度,FFD剂量及给药频率
阅读提示:Materials and Methods: Needle Puncture Model of Rat; Results: Figure 2
人椎间盘组织培养
患者样本来源、Pfirrmann分级,NP组织培养条件,TNF-α和FFD浓度及时间
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and Culture of Human IVD Tissues and Immunohistochemistry; Results: Figure 1, Figure 4
细胞实验(NP细胞)
细胞来源(小鼠/人),代数,TNF-α和FFD浓度、处理时间,用于Western blot/RT-PCR/ELISA
阅读提示:Materials and Methods: Culture of Murine NP Cells and Primary Human NP Cells; Results: Figures 3-7
机制研究
NF-κB通路检测的时间点、核浆分离方法;cPLA2磷酸化检测,AA浓度
阅读提示:Materials and Methods: Western Blotting, Immunofluorescence Staining; Results: Figure 6, Figure 7