泮托拉唑在大鼠肾缺血/再灌注损伤后减弱MAPK(ERK1/2、JNK、p38)-NF-κB和凋亡信号通路

Pantoprazole Attenuates MAPK (ERK1/2, JNK, p38)-NF-κB and Apoptosis Signaling Pathways after Renal Ischemia/Reperfusion Injury in Rats.

作者信息Michael A Fawzy, Sherif A Maher, Sally M Bakkar, Mahmoud A El-Rehany, Moustafa Fathy
PMID34639009
发布时间2021-10
DOI10.3390/ijms221910669

实验完整度

包含生化分析、组织病理、qRT-PCR和Western blot等多个独立实验层级,并进行了功能验证(凋亡基因和蛋白表达)及机制验证(MAPK和NF-κB通路),且设置了阳性对照。

主要模型

雄性Wistar白化大鼠肾缺血/再灌注损伤模型

重点核对

给药剂量:单剂量PTZ 160 mg/kg(腹腔注射),多剂量PTZ 40 mg/kg(口服)每日两次,持续十天 肾缺血时间:双侧肾蒂夹闭45分钟后再灌注 动物品系和样本量:雄性Wistar白化大鼠,n=8 生化指标检测:血清BUN、Scr、MDA水平 统计方法:单因素方差分析后Student's t检验,p≤0.05为显著

摘要

肾脏的缺血/再灌注损伤(IRI)是导致急性肾功能障碍的最常见原因,其通过不同的细胞损伤机制发生。本研究旨在首次从分子基础上探讨泮托拉唑对大鼠肾脏IRI的影响。评估了不同的生化参数和氧化应激标志物。使用ELISA检测促炎细胞因子。使用qRT-PCR和western blot研究基因和蛋白质表达。还进行了肾脏组织病理学检查。IRI导致组织损伤,血清肌酐、尿素氮、丙二醛、TNF-α、IL-6、IL-1β水平升高,NF-κB、JNK1/2、ERK1/2、p38和cleaved caspase-3蛋白上调。此外,它上调了Bax基因的表达,并下调了Bcl-2基因的表达。用泮托拉唑治疗受损大鼠,无论是单剂量还是多剂量,均显著减轻了IRI诱导的生化及组织病理学变化,减弱了促炎细胞因子的水平,下调了NF-κB、JNK1/2、ERK1/2、p38和cleaved caspase-3蛋白及Bax基因的表达,并上调了Bcl-2基因的表达。此外,泮托拉唑多剂量治疗比单剂量具有更强的改善作用。总之,泮托拉唑通过抑制凋亡、减弱促炎细胞因子水平以及抑制细胞内信号通路MAPK(ERK1/2、JNK、p38)-NF-κB从而减轻肾脏IRI。

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
本研究旨在首次从分子层面探讨泮托拉唑对大鼠肾缺血/再灌注损伤的作用,并检查其可能的分子机制,特别是MAPK(ERK1/2, JNK, p38)-NF-κB和凋亡信号通路。
核心机制
泮托拉唑通过抑制MAPK(ERK1/2、JNK、p38)和NF-κB信号通路,降低促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)水平,并调节凋亡相关基因Bax/Bcl-2及cleaved caspase-3蛋白表达,从而抑制凋亡,减轻肾IRI。
主要证据
分子证据显示,泮托拉唑治疗显著下调IRI诱导的NF-κB、p-JNK1/2、p-ERK1/2、p-p38和cleaved caspase-3蛋白表达,下调Bax基因,上调Bcl-2基因;同时生化证据显示BUN、Scr和MDA水平降低,组织病理学显示损伤减轻。
研究意义
研究首次证明泮托拉唑对大鼠肾IRI具有保护作用,通过其抗炎和抗凋亡效应,可能为急性肾损伤的治疗提供潜在药物,但未提及临床应用。

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

建立肾IRI动物模型并分组给药

构建大鼠肾缺血/再灌注损伤模型,并评估泮托拉唑单剂量或多剂量给药对该模型的影响。

将雄性Wistar大鼠分为8组,每组8只,包括正常对照、假手术、PTZ单剂量、PTZ多剂量、IRI、IRI+PTZ单剂量、IRI+PTZ多剂量和IRI+孟鲁司特(阳性对照)。通过双侧肾蒂夹闭45分钟后再灌注建立IRI模型。按方案给予泮托拉唑(单剂量160 mg/kg腹腔注射;多剂量40 mg/kg口服每日两次,持续十天)或对照。

2

评估肾功能和氧化应激指标

检测IRI及泮托拉唑治疗对肾功能指标(BUN、Scr)和氧化应激标志物(MDA)的影响。

使用试剂盒测定血清中BUN、Scr和MDA水平。

3

检测血清炎症细胞因子水平

评估IRI及泮托拉唑治疗对促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6水平的影响。

使用ELISA试剂盒测定血清中TNF-α、IL-1β和IL-6的水平。

4

分析凋亡相关基因表达

评估IRI及泮托拉唑治疗对凋亡相关基因Bax和Bcl-2 mRNA表达的影响。

使用qRT-PCR检测肾组织中Bax和Bcl-2的mRNA水平,以GAPDH作为内参,采用2^(-ΔΔCt)法计算相对表达量。

5

分析信号通路和凋亡相关蛋白表达

评估IRI及泮托拉唑治疗对MAPK(ERK1/2、JNK、p38)、NF-κB以及凋亡相关蛋白表达的影响。

使用Western blot检测肾组织中p-JNK1/2、p-ERK1/2、p-p38、cleaved caspase-3和NF-κB的蛋白表达水平,并以β-actin作为内参。

6

组织病理学检查

评估IRI及泮托拉唑治疗对肾组织形态学损伤的影响。

取肾组织进行HE染色,观察肾皮质、皮髓质和髓质的组织学改变。

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
泮托拉唑钠Taketa GmbH company98%
孟鲁司特Sedico Pharmaceutical Company--
肌酐测定试剂盒human diagnostic10051
尿素氮测定试剂盒human diagnostic10505
丙二醛检测试剂盒BiodiagnosticMD
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R001996T
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R001296T
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R001596T
TRIzol试剂Amresco--
RevertAid H Minus第一链cDNA合成试剂盒Thermo Science FermentasK1632
Maxima SYBR Green qPCR预混液(2X)Thermo Scientific FermentasK0251
T-PER蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific--
蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
PVDF膜EMD Millipore--
p-38抗体Cell Signaling Technology8690
磷酸化p-38抗体Cell Signaling Technology4511
磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technology9102
ERK抗体Cell Signaling Technology4370
NF-κB p65抗体AbcamAb32536
JNK抗体Cell Signaling Technology4672
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology9251
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1615
ECL检测系统Amersham Bioscience--
Gel-Pro Analyzer 6.0 软件Media Cybernetics--
SFX 550 Branson数字超声破碎仪Branson--
滑动切片机----
光学显微镜OlympusBH
GraphPad Prism 7GraphPad Software--

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
动物品系:雄性Wistar大鼠;体重255-300g;周龄6-9周;样本量每组8只。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.2 Animals and Care & 4.3 Experimental Design
IRI手术
缺血时间45分钟;通过夹闭双侧肾蒂实现;再灌注通过移除夹子。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.2 Animals and Care
药物处理
PTZ单剂量:160 mg/kg腹腔注射;PTZ多剂量:40 mg/kg口服,每天两次,持续10天;孟鲁司特:10 mg/kg腹腔注射。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.3 Experimental Design
生化检测
BUN和Scr试剂盒型号(#10505和#10051);MDA试剂盒型号(MD 2529)。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.4 Biochemical Analysis
qRT-PCR
引物序列(Bax、Bcl-2、GAPDH);SYBR Green qPCR Master Mix;cDNA合成试剂盒;扩增条件(95°C 10s, 60°C 1min, 30循环)。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.6 qRT-PCR,表1
Western blot
抗体信息(p38、p-p38、ERK等);蛋白上样量50 μg;使用PVDF膜。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.7 Western Blotting Analysis
组织病理学
组织固定于10%福尔马林,石蜡包埋,切片的厚度4μm,进行HE染色。
阅读提示:见Materials and Methods, 4.8 Histological Examination