使用Cupressuflavone靶向炎症和氧化应激以保护大鼠免受缺血性脑损伤

Targeting inflammation and oxidative stress for protection against ischemic brain injury in rats using cupressuflavone.

作者信息Faisal F Albaqami, Rehab F Abdel-Rahman, Hassan N Althurwi, Khalid M Alharthy, Gamal A Soliman, Tariq M Aljarba, Hanan A Ogaly, Maged S Abdel-Kader
PMID38204594
发布时间2024-01
DOI10.1016/j.jsps.2023.101933

实验完整度

采用大鼠CCAO模型,包含行为学、生化检测、组织病理、免疫组化和基因表达等多个层面,并涉及剂量依赖验证。

主要模型

大鼠局灶性脑缺血/再灌注(CCAO)模型 Wistar大鼠

重点核对

模型:左侧颈总动脉闭塞(CCAO)60分钟再灌注 分组:Sham、IR对照、IR+CUP-20、IR+CUP-40,每组12只 给药:CUP或赋形剂口服,缺血前3天及再灌注后3天 评估时间:神经功能评分在再灌注后24小时,行为学在2天后,生化检测在2小时后 样本量:每组12只,分为两个亚组(各6只)分别用于不同检测

摘要

炎症反应和氧化应激参与脑缺血/再灌注(IR)损伤的发病机制。天然存在的生物黄酮类化合物具有抗氧化和抗炎特性。研究人员对沙特阿拉伯称为“Abhal”的Juniperus sabina L.的植物化学成分进行了研究,并从中分离出主要生物黄酮类化合物cupressuflavone(CUP)。本研究旨在探讨CUP减轻大鼠脑IR损伤的神经保护潜力及其可能机制。通过关闭左颈总动脉(CCA)诱导脑缺血60分钟后,恢复血流进行再灌注。对假手术对照组大鼠进行相同手术,但不进行脑IR。在大鼠缺血诱导前3天和再灌注后3天,口服给予CUP或赋形剂。研究结果显示,与IR对照组相比,CUP给药组神经功能缺损减轻,运动协调性、平衡性和运动活动改善。此外,IR大鼠脑匀浆中丙二醛(MDA)水平降低,还原型谷胱甘肽(GSH)含量增加,过氧化氢酶(CAT)活性升高。CUP通过降低血清炎症细胞因子水平,特别是肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-1β(IL-1β),并增强脑组织中核因子κB(NF-κB)、TANK结合激酶1(TBK1)和干扰素β(IFN-β)水平来抑制神经炎症。此外,CUP改善了IR大鼠脑组织的组织学改变。CUP显著抑制caspase-3表达,并通过抑制高迁移率族蛋白B1(HMGB1)下调Toll样受体4(TLR4)/NF-κB信号通路。据我们所知,这是首次报道CUP神经保护特性的研究。因此,研究结果表明,CUP可能通过增强脑抗氧化剂含量、降低血清炎症细胞因子水平、增强脑TBK1和IFN-β含量以及抑制HMGB1/TLR-4信号通路来改善IR诱导的脑损伤。因此,CUP可能作为脑卒中的潜在预防和治疗替代药物。

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
CUP(来自Juniperus sabina L.的双黄酮)是否具有神经保护作用,其潜在机制是否涉及抗氧化、抗炎及HMGB1/TLR4/NF-κB信号通路。
核心机制
CUP通过增强脑内抗氧化剂(GSH、CAT)水平、降低血清促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)、增加脑内TBK1和IFN-β、抑制HMGB1/TLR4/NF-κB通路及caspase-3表达来减轻脑IR损伤。
主要证据
行为学测试(神经功能评分、转棒、活动箱)显示CUP改善神经功能;生化检测显示降低MDA、升高GSH和CAT;ELISA显示降低血清细胞因子、增加脑内TBK1和IFN-β;组织病理和免疫组化显示减轻组织学改变和caspase-3表达;RT-PCR显示降低Tlr4和Hmgb1 mRNA表达。
研究意义
首次报道CUP的神经保护特性,表明其可能作为脑卒中的潜在预防和治疗替代药物。

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

脑IR模型建立与实验分组

建立大鼠脑缺血再灌注损伤模型,并评估CUP的干预效果。

采用左侧颈总动脉闭塞(CCAO)60分钟再灌注建立大鼠脑IR模型。大鼠随机分为Sham、IR对照、IR+CUP-20和IR+CUP-40组,每组12只。CUP或赋形剂(2% Tween 80生理盐水)在缺血前3天及再灌注后3天口服给予。

2

神经行为学评估

评估CUP对脑IR损伤后神经功能、运动协调和自发活动的影响。

再灌注后24小时评估神经功能缺损评分(Longa五分量表);再灌注后2天进行转棒实验(加速4-40 rpm)和活动箱实验(300秒)。

3

生化指标检测

检测CUP对脑IR损伤后氧化应激和炎症指标的影响。

制备脑匀浆,测定MDA、GSH和CAT;ELISA检测血清TNF-α、IL-6、IL-1β及脑组织TBK1、NF-κB、IFN-β水平。

4

组织病理学和免疫组化评估

评估CUP对脑IR损伤后脑组织形态和caspase-3表达的影响。

左脑半球用10%中性缓冲福尔马林固定,石蜡包埋,切片H&E染色;免疫组化检测caspase-3表达。

5

基因表达分析

检测CUP对Tlr4和Hmgb1 mRNA表达的影响。

提取脑组织RNA,进行逆转录和RT-PCR,检测Tlr4和Hmgb1 mRNA表达,以GAPDH为内参。

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

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
CCAO模型建立细节:麻醉药品及剂量(氯胺酮75 mg/kg和赛拉嗪5 mg/kg)、手术操作、缺血时间60分钟、再灌注时间
阅读提示:Materials and methods, 2.2 Induction of cerebral IR injury
实验分组与给药
分组(Sham、IR对照、IR+CUP-20、IR+CUP-40)、给药剂量(20和40 mg/kg)、给药时间(缺血前3天和再灌注后3天)、赋形剂(2% Tween 80)
阅读提示:Materials and methods, 2.3 Experimental design
行为学评估
神经功能评分时间点(再灌注后24小时)、转棒参数、活动箱参数
阅读提示:Materials and methods, 2.4-2.6; Results, 3.1-3.3
生化指标检测
脑匀浆制备方法(10% w/v,0.1 M磷酸盐缓冲液)、MDA、GSH、CAT测定方法及试剂;ELISA检测血清及脑组织细胞因子的方法
阅读提示:Materials and methods, 2.10-2.12
组织病理学与免疫组化
组织固定、切片、染色程序;caspase-3抗体使用浓度和孵育时间
阅读提示:Materials and methods, 2.13-2.14
基因表达分析
RNA提取、逆转录、PCR条件、引物序列、内参基因
阅读提示:Materials and methods, 2.15