还少丹通过mTOR/HIF-1α信号通路调节小胶质细胞葡萄糖代谢重编程以减轻AD小鼠神经炎症

Huanshaodan regulates microglial glucose metabolism reprogramming to alleviate neuroinflammation in AD mice through mTOR/HIF-1α signaling pathway.

作者信息Congcong Shang, Yunfang Su, Jinlian Ma, Zhonghua Li, Pan Wang, Huifen Ma, Junying Song, Zhenqiang Zhang
PMID39130642
发布时间2024-07-26
DOI10.3389/fphar.2024.1434568

实验完整度

包含体内SAMP8小鼠模型和体外LPS诱导BV2细胞两个独立证据层级,并通过mTOR激动剂MHY进行反向验证,涵盖行为学、IHC、ELISA、Western blot及流式等验证。

主要模型

SAMP8小鼠 BV2小胶质细胞

重点核对

HSD给药剂量2.7 g/kg/d,灌胃2个月 LPS诱导BV2细胞浓度为0.5 mg/mL 含药血清浓度为14% mTOR激动剂MHY浓度为8 μM 行为学实验样本量n=12

摘要

小胶质细胞中异常的葡萄糖代谢与阿尔茨海默病(AD)密切相关。小胶质细胞葡萄糖代谢的重编程集中在调节小胶质细胞代谢葡萄糖的方式以改变小胶质细胞功能。因此,重编程小胶质细胞葡萄糖代谢被认为是治疗AD的一种策略。还少丹(HSD)是一种中药复方,在治疗AD方面显示出显著疗效,然而,HSD治疗AD的确切机制仍不清楚。本研究旨在探讨HSD是否通过mTOR/HIF-1α信号通路调节小胶质细胞的代谢重编程来发挥抗AD作用。使用SAMP8小鼠和BV2细胞来探讨HSD对AD的缓解作用及体内外的分子机制。通过行为测试评估HSD的药效。通过免疫组织化学检测小鼠脑中Aβ的病理沉积。采用ELISA法检测小鼠海马和皮层组织中HK2的活性以及PKM2、IL-6和TNF-α的表达。同时,通过Western-blot检测p-mTOR、mTOR、HIF-1α、CD86、Arg1和IL-1β的蛋白水平。用含HSD血清处理LPS诱导的BV2细胞。通过流式细胞术分析CD86和CD206标志物的表达谱,以区分BV2的极化。在BV2中评估葡萄糖、乳酸、ATP、IL-6和TNF-α水平,以及乳酸脱氢酶和丙酮酸脱氢酶的活性。采用Western-blot分析检测BV2中mTOR、p-mTOR、HIF-1α和IL-1β的水平。并选择mTOR激动剂MHY1485(MHY)进行反向验证。本研究发现,HSD改善了SAMP8小鼠的认知障碍,减少了Aβ沉积,抑制了小鼠的糖酵解水平和神经炎症。在LPS诱导的BV2细胞中,HSD也调节了糖酵解和神经炎症,并抑制了mTOR/HIF-1α信号通路。更重要的是,这些效应被MHY逆转。这表明HSD通过抑制mTOR/HIF-1α信号通路调节小胶质细胞葡萄糖代谢重编程,减轻神经炎症,发挥抗AD作用。本研究为HSD治疗AD的临床应用提供了科学依据。

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
HSD是否通过调节小胶质细胞葡萄糖代谢重编程来减轻神经炎症,从而发挥抗AD作用?
核心机制
HSD通过抑制mTOR/HIF-1α信号通路,调节小胶质细胞葡萄糖代谢从有氧糖酵解向氧化磷酸化转变,减轻神经炎症。
主要证据
HSD改善SAMP8小鼠认知障碍,减少Aβ沉积,降低糖酵解酶HK2活性和PKM2表达,抑制炎症因子;在LPS诱导的BV2细胞中,含药血清降低CD86/CD206比值及炎症因子,上调ATP和PDH活性,且这些效应被mTOR激动剂MHY逆转。
研究意义
研究表明HSD可能作为治疗AD的潜在药物,并为HSD的临床应用提供科学依据,同时为开发新型抗AD药物提供理论指导。

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

体内药效评估

评估HSD对SAMP8小鼠认知功能和Aβ病理的影响。

SAMP8小鼠随机分为对照组、模型组、多奈哌齐组和HSD组,连续灌胃2个月后,进行Morris水迷宫、旷场和Y迷宫行为学测试,并通过免疫组化检测脑内Aβ1-42沉积。

2

体内分子机制检测

检测HSD对SAMP8小鼠脑内糖酵解、神经炎症及mTOR/HIF-1α通路的影响。

收集小鼠海马和皮层组织,通过ELISA检测HK2活性、PKM2、IL-6和TNF-α水平,通过Western blot检测CD86、Arg1、IL-1β、p-mTOR、mTOR、HIF-1α蛋白水平。

3

体外细胞模型构建与干预

验证HSD含药血清对LPS诱导的BV2细胞的影响,并用mTOR激动剂MHY进行反向验证。

BV2细胞分为对照组、模型组(LPS诱导)、HSD含药血清组、反向验证组(含药血清+MHY),处理24小时后,收集细胞进行后续检测。

4

体外糖酵解和极化检测

检测HSD含药血清对BV2细胞糖酵解水平和小胶质细胞极化的影响。

使用生化试剂盒检测细胞上清中葡萄糖、乳酸、ATP水平及LDH、PDH活性;通过流式细胞术检测CD86和CD206表达,计算CD86/CD206比值。

5

体外机制验证

验证HSD含药血清对BV2细胞中mTOR/HIF-1α通路和炎症因子的影响。

通过Western blot检测BV2细胞中p-mTOR/mTOR比值、HIF-1α和IL-1β蛋白水平;通过ELISA检测IL-6和TNF-α水平。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证代谢水平

产品清单

实验环节名称品牌货号
还少丹太极集团涪陵制药厂Z20025017
盐酸多奈哌齐Eisai ChinaH20010723
脂多糖SolarbioL8880
MHY1485AbMoleM9050-5MG
RIPA高效裂解液SolarbioR0010
β-肌动蛋白抗体BOSTERBM0627
CD86抗体BOSTERBM4121
Arg1抗体ServicebioGB11285-100
mTOR抗体ServicebioGB111839-100
磷酸化mTOR抗体Cell Signaling Technology5536T
HIF-1α抗体Cell Signaling Technology48085S
IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
辣根过氧化物酶标记二抗(兔)北京中杉金桥ZB-2301
辣根过氧化物酶标记二抗(鼠)北京中杉金桥ZB-2305
葡萄糖测定试剂盒南京建成A154-1-1
乳酸测定试剂盒南京建成A019-2-1
ATP测定试剂盒南京建成A095-1-1
乳酸脱氢酶测定试剂盒南京建成A020-2-2
BCA蛋白测定试剂盒SolarbioPC0020
己糖激酶2活性ELISA试剂盒MEIMIANMM-45418M1
肿瘤坏死因子α ELISA试剂盒MEIMIANMM-0132M1
白细胞介素6 ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0001
细胞染色缓冲液ElabscienceE-CK-A107
PE抗小鼠F4/80抗体[CI:A3-1]ElabscienceE-AB-F0995D
PE/Cyanine7抗小鼠CD86抗体[GL-1]ElabscienceE-AB-F0994H
细胞内固定/透化缓冲液试剂盒ElabscienceE-CK-A109
APC抗小鼠CD206抗体ElabscienceE-AB-F1135E
Pannoramic MIDI扫描仪3DHISTECH--
ChemiDoc™ MP成像系统Bio Rad--
BD FACSCanto™ II流式细胞仪BD Biosciences--

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
动物分组与给药
SAMP8小鼠,6月龄,雄性,每组12只;HSD剂量2.7 g/kg/d,灌胃2个月;多奈哌齐剂量0.747 mg/kg/d;对照组和模型组给予等体积0.9%生理盐水。
阅读提示:Methods 2.2 Animals and drug treatment
行为学实验
Morris水迷宫实验持续5天,记录逃避潜伏期、目标象限停留时间和穿越平台次数;旷场实验记录总距离、中央区停留时间和梳理次数;Y迷宫记录进入臂总次数和自发交替率。
阅读提示:Methods 2.3 Behavior experiments
含药血清制备
KM小鼠,体重40±5 g,HSD剂量5.4 g/kg/d,灌胃7天,末次给药后3小时采血,禁食12小时。
阅读提示:Methods 2.6 HSD-containing serum preparation and intervention in LPS-induced BV2 cells
BV2细胞分组与处理
LPS浓度0.5 mg/mL;含药血清浓度14%;MHY浓度8 μM;处理24小时。
阅读提示:Methods 2.6 HSD-containing serum preparation and intervention in LPS-induced BV2 cells
分子表达检测
Western blot检测CD86、Arg1、IL-1β、p-mTOR、mTOR、HIF-1α,β-Actin为内参;ELISA检测HK2活性、PKM2、IL-6、TNF-α;流式检测CD86/CD206。
阅读提示:Methods 2.4-2.8