Rab32通过升高ROS水平促进大鼠周围神经损伤后施万细胞焦亡

Rab32 facilitates Schwann cell pyroptosis in rats following peripheral nerve injury by elevating ROS levels.

作者信息Jiayi Wang, Pin Chen, Guanjie Han, Yongjie Zhou, Xingdong Xiang, Mengxuan Bian, Lei Huang, Xiang Wang, Binfeng He, Shunyi Lu
PMID38388913
发布时间2024-02-22
DOI10.1186/s12967-024-04999-x

实验完整度

研究包含体内大鼠模型、体外细胞实验及功能验证,通过多种方法检测焦亡和神经再生指标,并进行了机制探讨。

主要模型

大鼠坐骨神经挤压损伤模型 RSC96施万细胞系 LPS/ATP诱导的施万细胞焦亡模型

重点核对

大鼠品系:Sprague-Dawley(SD)大鼠 细胞系:RSC96 焦亡诱导条件:LPS 1 μg/mL 4 h,ATP 5 mM 6 h Rab32敲低方式:AAV-shRab32感染24 h MitoQ处理浓度:500 nM,24 h

摘要

背景 周围神经损伤(PNI)在临床实践中常见,但其潜在机制仍不清楚。本研究探讨了Ras相关蛋白Rab32的表达与大鼠PNI后细胞焦亡之间的相关性,并探索了Rab32可能通过调节活性氧(ROS)水平影响施万细胞焦亡并最终影响周围神经再生(PNR)的潜在机制。 方法 作者在大鼠PNI模型中研究了施万细胞焦亡的诱导和Rab32表达的升高。体外实验揭示了Rab32在施万细胞焦亡期间的上调。此外,还研究了Rab32对焦亡模型中线粒体ROS水平的影响。最后,评估了敲低Rab32基因对PNR的影响,通过形态学、坐骨神经的感觉和运动功能、电生理学及免疫组织化学分析来评估治疗效果。 结果 沉默Rab32减弱了PNI诱导的施万细胞焦亡并促进了周围神经再生。此外,我们的发现表明,在体外焦亡模型中,Rab32通过损伤施万细胞的线粒体诱导显著的氧化应激。 结论 Rab32在PNI模型中加剧了施万细胞焦亡,导致周围神经再生延迟。Rab32可能成为未来治疗周围神经损伤的潜在靶点。

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
Rab32是否参与PNI诱导的施万细胞焦亡及其作用机制。
核心机制
Rab32通过升高线粒体ROS水平,导致线粒体损伤(如ΔΨm降低),激活NLRP3炎症小体,促进施万细胞焦亡,从而抑制周围神经再生。
主要证据
体内外实验显示Rab32在PNI后上调,敲低Rab32降低线粒体ROS和焦亡相关蛋白(NLRP3, Cleaved-caspase-1, N-GSDMD)水平,改善神经形态和功能;MitoQ清除ROS可抑制焦亡。
研究意义
Rab32可能是治疗周围神经损伤的潜在靶点,沉默Rab32有望促进神经再生。

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PNI模型并检测焦亡及Rab32表达

验证PNI模型是否诱导施万细胞焦亡并上调Rab32表达。

建立大鼠坐骨神经挤压损伤模型,通过免疫荧光、Western blot、免疫组化、RNA-seq等方法检测焦亡标志物(GSDMD、NLRP3)和Rab32的表达。

2

体外验证Rab32对线粒体ROS和焦亡的影响

探讨Rab32是否通过调控线粒体ROS影响施万细胞焦亡。

在RSC96细胞中敲低Rab32(AAV-shRab32),检测线粒体ROS水平(MitoSOX)、线粒体膜电位(JC-1)、线粒体形态(TEM)、LDH释放及焦亡相关蛋白表达。

3

使用MitoQ抑制ROS验证其对焦亡的影响

验证降低线粒体ROS是否能抑制施万细胞焦亡。

用MitoQ(线粒体ROS清除剂)预处理细胞,检测ROS水平(DCFH-DA)、NLRP3 mRNA及IL-1β、IL-18水平,焦亡相关蛋白表达及NLRP3免疫荧光。

4

体内敲低Rab32验证对焦亡和神经再生的影响

验证敲低Rab32是否能减轻体内焦亡并促进神经再生。

在PNI大鼠模型中注射AAV-shRab32,检测焦亡相关蛋白(NLRP3, Cleaved-caspase-1, N-GSDMD)、线粒体形态,并通过行为学(SFI、Von Frey)、电生理、组织学(TB染色、TEM)及腓肠肌评估神经再生。

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
GSDMD抗体Cell Signaling TechnologyE9S1X
Caspase-1抗体Abcamab179515
S100抗体Abcamab52642
NLRP3抗体AbmartT55651
Rab32抗体AbmartTD9825
大鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0012c
大鼠IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0567c
脂多糖Sigma-AldrichL4391-1MG
三磷酸腺苷二钠Sigma-AldrichA2383-5G
甲磺酸米托醌MedChemExpressHY-100116A
DMEM培养基Servicebio--
胎牛血清GIBCO--
Triton X-100Servicebio--
DAPIServicebioGDP1024
JC-1BeyotimeC2003S
DCFH-DABeyotime--
MitoSOXInvitrogen--
TRIzol试剂Takara9108
Prime Script RT试剂盒Yeasen11214ES60
外部刺激器ZhenghuaMD3000-C
透射电子显微镜JEOL--
徕卡显微镜Leica Microsystems--
酶标仪Thermo Fisher Scientific--

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
建立PNI模型
大鼠品系:Sprague-Dawley;性别:雄性;环境:温度湿度控制;麻醉方式:未明确说明;损伤方式:左侧坐骨神经挤压;取材位置:损伤远侧1 cm;取材时间:体内焦亡检测在第3天,其他在术后各时间点
阅读提示:Methods: The construction of the PNI model; Figure legends 4
细胞培养和焦亡诱导
细胞系:RSC96;培养基:DMEM+10% FBS+1%抗生素;焦亡诱导:LPS 1 μg/mL 4 h,ATP 5 mM 6 h;MitoQ处理:500 nM,24 h
阅读提示:Methods: Cell culture; Figure legends 2 and 3
Rab32敲低
shRNA序列:NC, shRNA1, shRNA2, shRNA3;AAV感染时间:24 h(体外);体内注射:神经外膜下注射,剂量未明确说明
阅读提示:Methods: Silencing Rab32 in vitro and in vivo using AAV; Figure legends 2 and 4
功能评估
SFI检测时间:术前、术后4、8、12周;Von Frey检测时间同上;电生理参数:频率1 Hz,强度1 mA,持续时间0.2 ms;取材时间:术后12周(肌肉)
阅读提示:Methods: Functional assessment of nerve regeneration; Figure legends 5 and 7