Hexarelin通过MDM2/p53通路减轻缺血性急性肾损伤中的细胞凋亡

Hexarelin alleviates apoptosis on ischemic acute kidney injury via MDM2/p53 pathway.

作者信息Chen Guan, Chenyu Li, Xuefei Shen, Chengyu Yang, Zengying Liu, Ningxin Zhang, Lingyu Xu, Long Zhao, Bin Zhou, Xiaofei Man, Congjuan Luo, Hong Luan, Lin Che, Yanfei Wang, Yan Xu
PMID37710348
发布时间2023-09-14
DOI10.1186/s40001-023-01318-w

实验完整度

高

包含大鼠体内模型、HK-2细胞体外模型、分子对接与生信分析,并进行了功能验证(凋亡相关蛋白检测)和机制验证(MDM2/p53表达验证)。

主要模型

大鼠双侧肾动脉夹闭45分钟再灌注24小时模型 HK-2人肾皮质近曲小管上皮细胞系 缺氧/复氧(H/R)诱导的HK-2细胞模型

重点核对

Hexarelin预处理剂量:100 μg/kg/d,腹腔注射7天 AKI模型:双侧肾动脉夹闭45分钟,再灌注24小时 HK-2细胞H/R处理:缺氧9小时,复氧3小时 Hexarelin处理浓度:10^-4 μmol/L 凋亡相关蛋白检测:Caspase-3、Bax、Bad、Bcl-2及MDM2、p53

摘要

摘要:促生长激素释放肽类似物Hexarelin在缺血/再灌注(I/R)诱导的损伤模型中显示出显著的器官保护作用。然而,Hexarelin对急性肾损伤(AKI)的影响及其潜在机制尚不清楚。在本研究中,我们探讨了Hexarelin在I/R诱导的AKI中的治疗潜力,并阐明其分子机制。方法:我们通过体内和体外实验评估了Hexarelin的保护作用。在I/R诱导的AKI模型中,大鼠在IRI后24小时处死前,以100 μg/kg/d的剂量预处理Hexarelin 7天。随后评估肾功能、组织学和细胞凋亡。在体外,使用缺氧/复氧(H/R)诱导的HK-2细胞模型研究Hexarelin对HK-2细胞凋亡的影响。然后,我们使用Pharmmapper服务器和Autodock软件进行分子对接,以鉴定Hexarelin的潜在靶蛋白。结果:在本研究中,经历I/R的大鼠出现严重的肾损伤,表现为肾小管坏死、肾小管扩张、血清肌酐水平升高和细胞凋亡。然而,Hexarelin预处理通过减轻缺血后肾脏病理变化、改善肾功能和抑制细胞凋亡而发挥保护作用。这是通过下调常规凋亡相关基因如Caspase-3、Bax和Bad,以及上调抗凋亡蛋白Bcl-2实现的。与体内结果一致,Hexarelin也减少了H/R后HK-2细胞的凋亡。此外,我们使用GSEA分析证实了凋亡通路在I/R诱导的AKI中的重要作用。分子对接显示Hexarelin与MDM2之间有很强的结合亲和力,提示Hexarelin的抗凋亡作用的潜在机制至少部分通过与MDM2(一种众所周知的凋亡相关蛋白p53的负调节因子)的相互作用。为了验证这些发现,我们评估了在有无Hexarelin预给药的情况下I/R诱导的AKI中MDM2和p53的相对表达,并观察到在体内和体外实验中,Hexarelin显著抑制MDM2和p53的表达。结论:总之,Hexarelin被确定为一种有前景的药物,可保护I/R诱导的AKI中的凋亡。

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
Hexarelin对缺血再灌注诱导的急性肾损伤是否具有保护作用,其潜在分子机制是什么?
核心机制
Hexarelin通过靶向MDM2,与之在GLU-25和THR-26位点形成氢键,促进p53降解,从而抑制细胞凋亡,保护肾功能。
主要证据
在大鼠I/R模型和HK-2细胞H/R模型中,Hexarelin预处理减少凋亡细胞,下调Caspase-3、Bax、Bad,上调Bcl-2,并抑制MDM2和p53表达;分子对接显示Hexarelin与MDM2结合。
研究意义
Hexarelin可能成为治疗缺血再灌注诱导的AKI的有效药物。

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I/R诱导的AKI大鼠模型并评估肾损伤

评估Hexarelin预处理对I/R诱导的AKI的肾功能和组织学损伤的影响。

大鼠分为正常、假手术、AKI、Hexarelin预处理和生理盐水预处理组,通过双侧肾动脉夹闭45分钟再灌注24小时建立模型,检测血清肌酐、BUN、KIM-1水平,并进行H&E和PAS染色。

2

评估Hexarelin对I/R诱导的肾小管细胞凋亡的影响

检测Hexarelin预处理对I/R诱导的肾小管细胞凋亡及相关凋亡蛋白表达的影响。

通过TUNEL染色检测肾组织凋亡细胞,并通过qRT-PCR和Western blot检测凋亡相关蛋白Caspase-3、Bax、Bad、Bcl-2的表达。

3

体外建立H/R诱导的HK-2细胞损伤模型

确定H/R处理条件及Hexarelin的合适浓度,评估其对H/R诱导的细胞损伤的影响。

HK-2细胞经不同浓度Hexarelin预处理后,进行缺氧9小时复氧3小时处理,检测HIF-1α表达、细胞活力及KIM-1水平。

4

评估Hexarelin对H/R诱导的HK-2细胞凋亡的影响

验证Hexarelin在体外对H/R诱导的细胞凋亡的抑制作用。

使用PI染色检测凋亡细胞,并通过qRT-PCR和Western blot检测凋亡相关蛋白表达。

5

生信分析及分子对接揭示Hexarelin的机制

通过生物信息学分析鉴定I/R诱导的AKI中的凋亡相关通路和转录因子,并通过分子对接预测Hexarelin的靶蛋白。

对GSE98622数据集进行GSEA分析,鉴定凋亡通路相关基因和转录因子;使用Pharmmapper和Autodock进行分子对接,预测Hexarelin与MDM2的结合。

6

验证Hexarelin对MDM2/p53通路的影响

在体内和体外模型中验证Hexarelin预处理对MDM2和p53表达的影响。

通过qRT-PCR和Western blot检测肾组织和HK-2细胞中p53和MDM2的表达,并用免疫组化检测肾组织中的表达。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Hexarelin----
DMEM-F12培养基----
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素溶液SolarbioP1410
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
ABI-7500----
RIPA裂解液----
磷酸酶抑制剂混合物----
BCA蛋白检测试剂盒----
PVDF膜Millipore--
β-actin抗体Elabscience BiotechnologyE-AB-20058
Caspase-3抗体Abcam--
Bax抗体Elabscience Biotechnology--
Bcl-2抗体Elabscience Biotechnology--
BAD抗体AffinityAF7927
P53抗体Elabscience Biotechnology--
MDM2抗体Elabscience Biotechnology--
二抗(山羊抗兔或山羊抗鼠IgG-HRP)Absin--
优质化学发光底物检测试剂盒Elabscience Biotechnology--
牛血清白蛋白Servicebio--
DAB显色试剂盒ServicebioG1211
TUNEL凋亡检测试剂盒----
碘化丙啶Yeasonbiotech--
Autodock软件----
Pharmmapper服务器----
Pymol软件----

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
动物模型建立与分组
大鼠品系、周龄、体重、性别、分组方式、每组样本量(n=10)、Hexarelin剂量(100 μg/kg/d)、给药途径(腹腔注射)、给药时长(7天)、手术方法(双侧肾动脉夹闭45分钟再灌注24小时)、对照组设置(正常、假手术、生理盐水预处理)
阅读提示:见Materials and Methods中的Animal experiment部分及Figure 1 legends
细胞培养与H/R模型
HK-2细胞来源、培养条件(DMEM-F12、10%FBS、1%青霉素-链霉素)、缺氧处理条件(1% O2, 5% CO2, 94% N2)、缺氧时间(9小时)、复氧时间(3小时)、Hexarelin处理浓度(10^-4 μmol/L)
阅读提示:见Materials and Methods中的Cell culture and hypoxia/reoxygenation (H/R) treatment部分及Figure 3 legends
凋亡相关检测
TUNEL染色、PI染色、qRT-PCR检测Caspase-3/Bax/Bad/Bcl-2的引物序列(见补充材料)、Western blot抗体稀释比例、内参(β-actin)
阅读提示:见Materials and Methods中的TUNEL, PI staining, qRT-PCR, Western blot部分及Figures 2和4 legends
MDM2/p53通路验证
qRT-PCR和Western blot检测p53/MDM2的引物和抗体信息、免疫组化抗体稀释比例(1:200)
阅读提示:见Materials and Methods中的Western blot和Immunohistochemistry部分及Figure 6 legends
生信分析
GSE98622数据集来源、差异表达基因阈值(log2FC>1.5, FDR<0.05)、GSEA方法、转录因子富集方法、分子对接软件版本和参数
阅读提示:见Materials and Methods中的Bioinformatics analysis部分及Figure 5 legends