解决ASD模型小鼠的神经炎症和社交缺陷:右美托咪定通过α2AR下调NF-κB/IL-6通路

Resolving neuroinflammatory and social deficits in ASD model mice: Dexmedetomidine downregulates NF-κB/IL-6 pathway via α2AR

作者信息Zheng-Kai Liang, Wei Xiong, Chen Wang, Li Chen, Xin Zou, Jing-Wen Mai, Bo Dong, Chongqi Guo, Wen-Jun Xin, De-Xing Luo, Ting Xu, Xia Feng
PMID38552922
发布时间2024-07
DOI10.1016/j.bbi.2024.03.040

实验完整度

包含行为学测试、电生理记录、Western blot、qPCR、免疫荧光、ELISA及药理学干预等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

BTBR T+Itpr3tf/J小鼠 C57BL/6J小鼠

重点核对

腹腔注射右美托咪定剂量:5 μg/ml,150 μl,连续5天 PrL脑区注射右美托咪定剂量:0.04 μM,250 nl/侧,双侧 三箱测试时间:Day 6和Day 12 统计学方法:双因素方差分析或t检验,p < 0.05为显著性

摘要

自闭症谱系障碍(ASD)是一种神经发育障碍,严重影响个体的日常生活和社交发展。不幸的是,目前尚无有效的ASD治疗方法。右美托咪定(DEX)是α2肾上腺素能受体(α2AR)的选择性激动剂,临床上广泛用作镇静和催眠的一线药物。近年来,有报道提示其可能对改善情绪和认知功能有潜在的积极作用。然而,右美托咪定是否对ASD的核心症状(即社交缺陷和重复行为)具有治疗作用仍有待研究。在本研究中,我们采用多种行为测试评估动物的表型,包括三箱、自我梳理、埋珠、旷场和高架十字迷宫。此外,电生理记录、Western blotting、qPCR主要用于研究和验证右美托咪定作用的潜在机制。我们发现,在ASD模型小鼠BTBR T + Itpr3 tf/J(BTBR)中腹腔注射右美托咪定可适应性改善其社交缺陷。进一步,我们观察到右美托咪定处理的BTBR小鼠前边缘皮层(PrL)中c-Fos阳性信号和白细胞介素-6(IL-6)表达水平显著降低。增强或抑制IL-6的作用直接影响BTBR小鼠的社交行为。机制上,我们发现NF-κB p65是调节PrL区域IL-6表达的关键通路。此外,我们证实α2AR作为受体开关介导右美托咪定改善社交缺陷的有益作用。本研究首次提供了右美托咪定对ASD核心症状有益作用的证据,并为ASD的临床治疗提供了理论基础和潜在的治疗方法。

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
右美托咪定是否对ASD核心症状(社交缺陷)有治疗作用,以及其潜在的分子机制。
核心机制
右美托咪定通过激活α2AR,抑制NF-κB p65磷酸化,下调IL-6表达,从而减轻PrL区域神经炎症,改善社交缺陷。
主要证据
行为学测试显示DEX改善BTBR小鼠社交偏好指数;c-Fos染色显示PrL谷氨酸能神经元活性降低;western blotting和qPCR显示IL-6表达下调;rIL-6逆转DEX效果;α2AR拮抗剂育亨宾阻断DEX效果。
研究意义
为ASD的临床治疗提供潜在的治疗方法和理论基础。

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

行为学表型评估

评估右美托咪定对BTBR小鼠社交缺陷、重复行为和焦虑样行为的影响。

对BTBR和C57BL/6J小鼠连续5天腹腔注射右美托咪定或生理盐水,在第6天和第12天进行三箱社交测试和旷场测试,第7天和第13天进行自我梳理和高架十字迷宫测试,第8天和第14天进行埋珠测试。

2

PrL脑区神经元活性检测

验证右美托咪定是否通过影响PrL脑区神经元活性来改善社交行为。

对行为测试后的小鼠脑组织进行c-Fos免疫荧光染色,计数PrL区域c-Fos阳性细胞;进行全细胞膜片钳记录,检测PrL谷氨酸能神经元的动作电位发放频率;通过颅内插管直接向PrL注射右美托咪定或对照,并进行三箱测试。

3

炎症因子表达检测

分析右美托咪定对PrL区域炎症因子表达的影响,并确定IL-6在其中的关键作用。

采用qPCR、ELISA和western blotting检测PrL脑区炎症因子mRNA和蛋白表达;通过免疫荧光观察IL-6与NeuN、Iba1、BLBP的共定位;在B6小鼠PrL注射重组IL-6蛋白,在BTBR小鼠PrL注射tocilizumab或中和IL-6抗体,观察社交行为变化。

4

NF-κB信号通路验证

确定NF-κB信号通路是否参与右美托咪定对IL-6的调控。

通过western blotting检测p-p65表达;通过免疫荧光观察p-p65与IL-6共定位;在BTBR小鼠PrL注射NF-κB p65抑制剂licochalcone D,检测IL-6表达和社交行为。

5

α2AR受体必要性验证

验证α2AR受体是否介导右美托咪定的作用。

通过免疫荧光观察α2AR与IL-6的共定位;使用α2AR拮抗剂育亨宾联合右美托咪定处理BTBR小鼠,进行三箱测试并检测p-p65和IL-6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
重组IL-6蛋白ServicebioGB300007-M
托珠单抗SelleckA2012
中和IL-6抗体SelleckA2118
育亨宾MCEHY-N0127
TRIzol试剂Invitrogen15596026
PCR产物试剂盒Accurate BiologyAG
裂解液BeyotimeP0013
BCA试剂盒Thermo23235
抗IL-6抗体Abcamab229381
抗p65抗体CST8242
抗p-p65抗体Abcamab86299
抗p-p38抗体CST9211
抗p-Akt抗体CST4060
抗α2aAR抗体Alomone LabsAAR-020
抗GAPDH抗体HUABIOET1601-4
二抗SeraCare5220-0336
抗c-Fos抗体CST2250
抗IL-6抗体Abcamab229381
抗p-p65抗体Abcamab86299
抗α2aAR抗体Alomone LabsAAR-020
抗NeuN抗体MerckMAB377
抗Iba1抗体Abcamab283319
抗BLBP抗体Santa Cruzsc-374588
二抗(抗兔)CST8889
二抗(抗小鼠)CST4408
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0001
Topscan行为识别软件Topscan--
膜片电极----
Clampfit 10.4软件Axon Instruments Inc.--
振动切片机DTK-1000--
微量分光光度计ThermoNanoDrop
化学发光成像分析系统Tanon 5200--
荧光显微镜Nikon--
脑立体定位仪RWD Life Science--
柠檬酸抗原修复液BeyotimeP0083
封闭液BeyotimeP0260

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
小鼠品系、性别、周龄、来源
阅读提示:2.1 Animals
药物处理
右美托咪定剂量、给药途径、频率、持续时间;育亨宾剂量和时间;rIL-6、tocilizumab、中和抗体剂量和注射方式
阅读提示:2.2 Drug administration
行为学测试
测试时间安排、三箱测试条件(刺激鼠、时间)、旷场、EPM、自我梳理、埋珠测试的具体参数
阅读提示:2.3 Behavioral tests
分子检测
PrL组织取材方法、RNA提取、qPCR引物序列、Western blotting抗体及稀释比例、ELISA步骤
阅读提示:2.5 RNA extraction and qPCR, 2.6 Western blotting, 2.9 ELISA