丹皮酚干扰铜绿假单胞菌的群体感应并调节体外和体内的炎症反应

Paeonol Interferes With Quorum-Sensing in Pseudomonas aeruginosa and Modulates Inflammatory Responses In Vitro and In Vivo.

作者信息Huaqiao Tang, Dan Yang, Ling Zhu, Fei Shi, Gang Ye, Hongrui Guo, Huidan Deng, Ling Zhao, Zhiwen Xu, Yinglun Li
PMID35686124
发布时间2022-05-24
DOI10.3389/fimmu.2022.896874

实验完整度

包含体外细胞感染模型(RAW264.7)、体内小鼠肺炎模型,及QS基因、毒力基因、炎症通路等多层级验证。

主要模型

RAW264.7巨噬细胞 P. aeruginosa PAO1感染小鼠模型

重点核对

RAW264.7细胞以MOI 100:1感染PAO1 4小时 丹皮酚浓度32/64/128 μg/mL 小鼠通过气管内滴注2.5×10^8 CFU PAO1感染 小鼠丹皮酚灌胃剂量25/50/100 mg/kg

摘要

开发基于群体感应(QS)的抗感染药物是对抗多重耐药菌最有力的策略之一。丹皮酚已被证明通过下调QS信号分子的转录来减弱铜绿假单胞菌的QS控制的毒力因子。本研究旨在评估丹皮酚在体外和体内对铜绿假单胞菌感染的抗毒力活性及其机制。本研究发现,丹皮酚能减少铜绿假单胞菌对巨噬细胞的粘附与侵袭,并抵抗铜绿假单胞菌诱导的细胞毒性。丹皮酚通过抑制QS降低铜绿假单胞菌毒力因子的表达,从而减少受铜绿假单胞菌感染的巨噬细胞的LDH释放和损伤。丹皮酚可以抑制细菌毒力并增强巨噬细胞清除铜绿假单胞菌的能力。此外,丹皮酚通过减少炎性细胞因子的表达和增加抗炎细胞因子的产生发挥抗炎活性。丹皮酚处理显著抑制了TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的激活,并降低了铜绿假单胞菌感染的巨噬细胞的炎症反应。丹皮酚也显著降低了铜绿假单胞菌感染小鼠的能力并减少了炎症反应。这些数据表明,丹皮酚可以抑制铜绿假单胞菌的毒力并减少铜绿假单胞菌感染的巨噬细胞和小鼠的炎症反应,从而减少铜绿假单胞菌感染引起的损伤,增强巨噬细胞清除细菌的能力。本研究支持基于抑制QS和毒力因子的新型潜在抗感染药物的进一步开发。

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
丹皮酚在体外和体内对铜绿假单胞菌感染的抗毒力活性及机制是什么?
核心机制
丹皮酚通过抑制铜绿假单胞菌QS系统(lasI/R, rhlI/R, pqsA/R)下调毒力因子表达,并抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路,减少炎症反应。
主要证据
体外RAW264.7巨噬细胞感染模型和体内小鼠肺炎模型,qPCR检测QS及毒力基因表达,LDH、荧光染色、流式细胞术、TEM评估细胞损伤和吞噬,qPCR检测炎症因子和TLR4/MyD88/NF-κB通路。
研究意义
研究支持基于抑制QS和毒力因子的新型抗感染药物的进一步开发。

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

建立巨噬细胞感染模型

评估P. aeruginosa对巨噬细胞的粘附与侵袭

用不同MOI(25, 50, 100)的PAO1感染RAW264.7细胞,孵育2或4小时,通过平板计数检测粘附与侵袭。

2

检测丹皮酚对QS基因和毒力基因表达的影响

验证丹皮酚是否通过抑制QS系统降低毒力因子表达

在RAW264.7细胞感染模型中,丹皮酚预处理(3小时)或同时处理,通过qPCR检测QS相关基因(lasI/R, rhlI/R, pqsA/R)和毒力基因(lasA, lasB, rhlA, rhlC, phzA, phzM, phzH, phzS)的表达。

3

评估丹皮酚对巨噬细胞活力与细胞毒性的影响

探究丹皮酚是否减轻P. aeruginosa诱导的细胞损伤

通过LDH释放实验和Calcein-AM/PI染色评估巨噬细胞活力与细胞毒性。

4

检测丹皮酚对巨噬细胞吞噬清除细菌的影响

验证丹皮酚是否能增强巨噬细胞清除细菌的能力

通过粘附与侵袭实验检测丹皮酚处理后巨噬细胞对PAO1的粘附与侵袭水平。

5

透射电镜观察巨噬细胞超微结构

观察丹皮酚对PAO1感染巨噬细胞超微结构的影响

使用透射电镜观察PAO1感染及丹皮酚处理后巨噬细胞的超微结构变化。

6

检测巨噬细胞炎症因子表达

评估丹皮酚对P. aeruginosa感染巨噬细胞炎症反应的影响

通过qPCR检测炎症因子(TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, iNOS, COX-2)及抗炎因子(IL-2, IL-4, IL-10)的mRNA表达。

7

流式细胞术检测巨噬细胞极化

检测丹皮酚对巨噬细胞M1/M2极化的影响

通过流式细胞术检测CD86和CD206表达,评估巨噬细胞极化。

8

检测TLR4/MyD88/NF-κB通路基因表达

探究丹皮酚抗炎作用的分子机制

通过qPCR检测TLR4, MyD88, TRAM, NF-κB, IκB, IκBα, IKK-β, p65, p50等通路基因的mRNA表达。

9

体内验证丹皮酚抗感染活性

验证丹皮酚在体内对P. aeruginosa感染的抑制作用

小鼠气管内滴注PAO1建立急性肺炎模型,丹皮酚灌胃给药,评估肺组织细菌载量、炎症因子和QS基因表达。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
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培养基HyClone--
胎牛血清TransGen Biotech--
青霉素-链霉素----
CCK-8试剂盒Sangon Biotech--
庆大霉素----
LDH细胞毒性检测试剂盒Jiancheng Biotech--
Calcein-AM/PI双染试剂盒Solarbio--
环氧树脂----
醋酸铀----
柠檬酸铅----
超薄切片机Leica EM UC7--
透射电子显微镜Hitachi HT-7700--
F4/80抗体ElabscienceE-AB-F0995C
CD86抗体ElabscienceE-AB-F0994E
CD206抗体ElabscienceE-AB-F1135D
流式细胞仪Beckman Coulter CytoFLEX--
PerfectStart Green qPCR预混液TransGen Biotech--
LightCycler II实时荧光定量PCR仪Roche--
环丙沙星----

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
细胞感染模型
MOI值(25, 50, 100)和感染时间(2h, 4h)
阅读提示:Materials and Methods: P. aeruginosa Infection of Macrophages
丹皮酚处理
预处理或同时处理,浓度32, 64, 128 μg/mL,预处理3小时,同时处理4小时
阅读提示:Materials and Methods: Cell Treatment
侵袭实验
庆大霉素浓度(200 μg/mL)和处理时间(1小时)
阅读提示:Materials and Methods: Adhesion and Invasion Assay
动物感染模型
小鼠品系、年龄(4周)、感染菌量(2.5×10^8 CFU)和感染途径(气管内滴注)
阅读提示:Materials and Methods: Anti-Infection Activity of Paeonol Against P. aeruginosa by Quorum Sensing In Vivo
动物给药
给药剂量(25, 50, 100 mg/kg)和方式(灌胃),给药时间(感染前3天),阳性对照环丙沙星20 mg/kg
阅读提示:Materials and Methods: Anti-Infection Activity of Paeonol Against P. aeruginosa by Quorum Sensing In Vivo