褪黑素通过RhoA/ROCK信号通路调节癫痫中小胶质细胞向M2型极化

Melatonin regulates microglial polarization to M2 cell via RhoA/ROCK signaling pathway in epilepsy.

作者信息Pingping Li, Xuefei Ji, Ming Shan, Yi Wang, Xingliang Dai, Mengyuan Yin, Yunlong Liu, Liao Guan, Lei Ye, Hongwei Cheng
PMID37382264
发布时间2023-06
DOI10.1002/iid3.900

实验完整度

包含动物模型(KA诱导TLE小鼠)和细胞模型(LPS刺激BV-2细胞)两个独立证据层级,并通过ROCK2敲低/过表达进行功能验证。

主要模型

KA诱导的TLE小鼠模型 LPS刺激的BV-2小胶质细胞 ROCK2敲低和过表达BV-2细胞系

重点核对

KA注射剂量和坐标 MEL给药剂量和方式 LPS刺激浓度和时间 MEL处理浓度(50μM) ROCK2敲低和过表达验证

摘要

背景:褪黑素(MEL),一种内源性激素,在神经系统疾病中已被广泛研究。小胶质细胞(MG),一种定位于中枢神经系统的常驻免疫细胞,据报道在颞叶癫痫(TLE)的动物模型中发挥重要作用。一些证据表明MEL影响MG的活化,但其详细作用模式仍不确定。方法:在本研究中,我们通过立体定向注射海人酸(KA)建立了小鼠TLE模型。我们用MEL处理小鼠。在细胞实验中,使用脂多糖(LPS)、ROCK2敲低(ROCK-KD)和过表达(ROCK-OE)慢病毒处理的细胞来模拟体外炎症模型。结果:电生理测试结果显示,MEL降低了癫痫发作的频率和严重程度。行为测试结果表明,MEL改善了认知、学习和记忆能力。组织学证据表明海马区神经元死亡显著减少。体内研究表明,MEL通过反向调节RhoA/ROCK信号通路,将MG的极化状态从促炎性M1表型转变为抗炎性M2表型。在细胞学研究中,我们发现MEL对LPS处理的BV-2细胞和ROCK-KD细胞具有显著的保护作用,而在ROCK-OE细胞中MEL的保护作用显著减弱。结论:MEL在KA诱导的TLE模型小鼠中在行为和组织学水平上发挥抗癫痫作用,并通过调节RhoA/ROCK信号通路改变MG极化状态。

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
褪黑素是否通过RhoA/ROCK信号通路调节小胶质细胞极化从而减轻癫痫?
核心机制
褪黑素通过反向调节RhoA/ROCK2信号通路,抑制M1型小胶质细胞极化并促进M2型极化,从而发挥抗癫痫作用。
主要证据
在KA诱导的TLE小鼠模型中,褪黑素降低了癫痫发作频率和严重程度,减少了海马神经元死亡,并调节了小胶质细胞极化;在LPS刺激的BV-2细胞中,褪黑素抑制了RhoA/ROCK2通路相关蛋白表达,而ROCK2过表达减弱了其保护作用。
研究意义
该研究揭示了褪黑素介导的RhoA/ROCK2信号通路可能是癫痫治疗的潜在重要靶点。

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

建立TLE小鼠模型并给予褪黑素治疗

模拟颞叶癫痫并评估褪黑素的抗癫痫作用

通过立体定向注射KA建立TLE小鼠模型,3天后腹腔注射MEL。

2

电生理记录和行为学测试

评估褪黑素对癫痫发作频率、严重程度以及认知功能的影响

进行视频EEG记录和Morris水迷宫测试。

3

组织学检测海马神经元损伤

评估褪黑素对海马神经元损伤的保护作用

通过H&E、Nissl和TUNEL染色观察海马CA1、CA3和皮层区域。

4

检测小胶质细胞极化和RhoA/ROCK通路蛋白表达

验证褪黑素对小胶质细胞极化和RhoA/ROCK信号通路的影响

通过免疫荧光和免疫组化检测M1/M2标志物,通过Western blot检测RhoA、ROCK1/2、p-MLCK、p-MYPT1蛋白水平。

5

细胞实验验证褪黑素作用

在体外验证褪黑素对LPS刺激的BV-2细胞的影响及ROCK2的作用

用LPS刺激BV-2细胞,并给予褪黑素处理,检测细胞活力、凋亡、极化标志物和RhoA/ROCK通路蛋白。

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
海人酸Sigma-AldrichK0250
褪黑素Sigma-AldrichM5250
二甲基亚砜----
H&E染色试剂盒BeyotimeC0105S
尼氏染色试剂盒BeyotimeC0117
TUNEL染色试剂盒BeyotimeC1086
内源性过氧化物酶阻断剂Zhongshan Golden BridgePV-9001
正常驴血清SolarbioSL050
抗肝精氨酸酶抗体Abcam--
抗诱导型一氧化氮合酶抗体Abcam--
增强酶标山羊抗兔IgG聚合物Zhongshan Golden BridgePV-9001
总RNA提取试剂bio-sharpBS258A
HiScript III反转录预混液VazymeR323-01
SYBR绿色荧光染料VazymeQ411-02
脂多糖----
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
抗iNOS抗体Abcamab49999
抗iba-1抗体Cell Signaling Technology17198
抗肝精氨酸酶抗体Abcamab239731
Cy3标记二抗SevicebioGB21301/GB25303
FITC-CD86抗体Invitrogen11-0862-81
APC-Cy7-CD45抗体AbcamA15395
efluor-450-CD11b抗体Invitrogen48-0112-82
IC固定缓冲液Invitrogen00-8222-49
透化缓冲液Invitrogen00-8333-56
APC-CD206抗体Invitrogen17-2061-82
RIPA裂解液试剂盒BeyotimeP0013B
抗肌球蛋白轻链2抗体Cell Signaling Technology3672
抗磷酸化肌球蛋白轻链2抗体Cell Signaling Technology3674
抗MYPT1抗体Cell Signaling Technology2634
抗p-MYPT1 (Thr696)抗体InvitrogenPA5-38297
抗ROCK1抗体BeyotimeAF0276
抗RhoA抗体BeyotimeAF2179
抗ROCK2抗体Cell Signaling Technology47012
GAPDH抗体BeyotimeAF1186
二抗IgG (H+L)ElabscienceE-AB-1001

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、KA注射体积和浓度、立体定位坐标
阅读提示:见Materials and Methods章节2.1和2.2
褪黑素处理
MEL剂量、溶剂、给药途径、给药时间点
阅读提示:见Materials and Methods章节2.2
细胞实验
BV-2细胞来源、MEL处理浓度和时间、LPS刺激浓度和时间
阅读提示:见Materials and Methods章节2.9和2.10
慢病毒转染
转染的慢病毒载体、shRNA序列、筛选药物浓度
阅读提示:见Materials and Methods章节2.11
Western blot
抗体稀释比例、孵育时间、内参蛋白
阅读提示:见Materials and Methods章节2.14