1,25-二羟基维生素D3通过Nrf2信号通路抑制NLRP3介导的IL-1β产生,从而在子痫前期中保护胎盘免受炎症影响

1,25-Dihydroxyvitamin D3 protects against placental inflammation by suppressing NLRP3-mediated IL-1β production via Nrf2 signaling pathway in preeclampsia

作者信息Xueqing Liu, Xinyu Zhang, Linlin Ma, Na Qiang, Jiao Wang, Yujia Huang, Xiaolei Yuan, Chunmei Lu, Yang Cao, Jie Xu
PMID39488297
发布时间2025-01
DOI10.1016/j.metabol.2024.156058

实验完整度

包含人体胎盘样本、L-NAME诱导的PE大鼠模型及细胞实验等多层级证据,并通过VDR siRNA、Nrf2抑制剂ML385等进行了机制验证。

主要模型

HTR8/SVneo人胎盘滋养层细胞系 L-NAME诱导的子痫前期大鼠模型 子痫前期患者胎盘组织 正常妊娠胎盘组织

重点核对

L-NAME诱导PE大鼠模型(75 mg/kg/天,GD9-20)与1,25(OH)2D3处理(1.2 μg/kg,GD1、7、14) HTR8/SVneo细胞CoCl2(250 μM)诱导氧化应激模型,1,25(OH)2D3(100 nM)预处理2小时 VDR siRNA敲低验证VDR依赖性 Nrf2抑制剂ML385(20 μM)处理验证Nrf2通路必要性 NLRP3抑制剂MCC950(50 μM)处理验证NLRP3在IL-1β产生中的作用

摘要

背景:母体维生素D缺乏与子痫前期(一种人类妊娠特有的潜在危及生命的多系统疾病)风险增加相关。胎盘滋养层细胞功能障碍是子痫前期发生的关键因素,而NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎症小体的激活可能在这一过程中起重要作用。既往研究表明维生素D可通过抑制炎症小体激活发挥有益作用,但其潜在机制尚未完全阐明。本研究旨在探讨1,25-二羟基维生素D3 [1,25(OH)2D3]对胎盘的保护作用,并研究1,25(OH)2D3在子痫前期大鼠模型和低氧培养的胎盘滋养层细胞中减弱NLRP3炎症小体激活的机制。结果:我们的研究发现,给大鼠补充1,25(OH)2D3可减轻胎盘炎症并预防与子痫前期相关的多器官功能障碍。1,25(OH)2D3处理通过其受体VDR抑制滋养层细胞中炎症小体介导的炎症,其机制是降低NLRP3、caspase-1和凋亡相关斑点样蛋白(ASC)的表达,减少IL-1β的产生,降低线粒体活性氧的产生,并增强铜/锌超氧化物歧化酶(SOD)的表达和酶活性。机制上,1,25(OH)2D3上调核因子E2相关因子2(Nrf2)信号,进而抑制滋养层细胞中NLRP3介导的IL-1β过度产生。结论:我们的研究表明,1,25(OH)2D3通过刺激Nrf2信号通路和抑制氧化应激,抑制子痫前期滋养层细胞中NLRP3介导的炎症。

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
维生素D信号失调是否导致胎盘NLRP3炎症小体激活,以及1,25(OH)2D3能否通过靶向该机制恢复子痫前期胎盘的炎症状态?
核心机制
1,25(OH)2D3通过VDR上调Nrf2信号通路,增强抗氧化能力(包括SOD表达/活性),减少线粒体ROS,从而抑制NLRP3炎症小体激活及IL-1β产生。
主要证据
人体PE胎盘中NLRP3/IL-1β升高而Nrf2降低;PE大鼠模型中1,25(OH)2D3降低血压、改善胎盘胎儿重量、抑制NLRP3/IL-1β轴并恢复Nrf2/SOD;细胞实验中1,25(OH)2D3抑制CoCl2诱导的NLRP3表达、ASC斑点形成和IL-1β分泌,且被VDR siRNA或ML385逆转。
研究意义
揭示了维生素D通过Nrf2信号通路发挥抗炎作用的新机制,表明其可能作为预防子痫前期的潜在治疗剂,同时NLRP3炎症小体激活标志物可能作为早期检测PE的生物标志物,Nrf2通路为药物开发提供新靶点。

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

人类胎盘样本分析

评估子痫前期胎盘组织中NLRP3/IL-1β轴、Nrf2信号及SOD活性变化。

收集10例PE和10例正常妊娠胎盘,通过免疫组化和Western blot检测NLRP3、IL-1β、Nrf2、Cu/Zn-SOD表达,并测定总SOD活性。

2

建立PE大鼠模型并给予维生素D处理

在体内验证1,25(OH)2D3对PE症状及胎盘NLRP3炎症小体激活的影响。

妊娠SD大鼠分为对照组、PE组(L-NAME处理)和PE+VD组(L-NAME+1,25(OH)2D3),测量血压,收集胎盘、胎儿及肾组织。

3

细胞模型验证维生素D的作用

在细胞水平验证1,25(OH)2D3对CoCl2诱导的氧化应激和NLRP3炎症小体激活的抑制作用。

HTR8/SVneo细胞用CoCl2处理模拟氧化应激,加入1,25(OH)2D3,检测细胞活力、IL-1β分泌、NLRP3/ASC/caspase-1/IL-1β表达、ASC斑点形成、ROS及SOD活性。

4

机制验证:VDR依赖性

验证1,25(OH)2D3的作用是否依赖于VDR。

使用VDR siRNA转染HTR8/SVneo细胞,敲低VDR表达,检测1,25(OH)2D3对IL-1β、ROS、SOD、Nrf2的影响。

5

机制验证:Nrf2通路必要性

验证Nrf2信号是否是1,25(OH)2D3抑制NLRP3炎症小体所必需的。

使用Nrf2抑制剂ML385处理细胞,检测NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β表达变化。

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
L-NAMESigma-AldrichN5751
1,25-二羟基维生素D3TargetMolT6316
DMEM/F-12培养基Cytiva--
胎牛血清Meilunbio--
青霉素/链霉素----
MCC950Selleck--
ML385MedChemExpress--
VDR siRNAGenePharma--
Lipofectamine 3000Invitrogen--
DCFH-DABeyotimeS0033S
总超氧化物歧化酶检测试剂盒(WST-8法)BeyotimeS0101S
MitoSOX Red----
抗ASC抗体Affinity BiosciencesDF6304
Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgG----
DAPIVector Laboratories--
抗NLRP3一抗Affinity BiosciencesAF6554
抗活性IL-1β一抗Affinity BiosciencesAF5103
抗VDR一抗Affinity BiosciencesAF6159
抗Nrf2一抗Proteintech16396-1-AP
抗CYP24A1一抗Proteintech21582-1-AP
抗活性caspase-1一抗Affinity BiosciencesAF4005
抗Cu/Zn-SOD一抗Affinity BiosciencesAF5198
IL-1β ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-HSEL-H0001
sFlt1 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-R0911
ALT检测试剂盒ElabscienceE-BC-K235-M
AST检测试剂盒ElabscienceE-BC-K236-M
肌酐检测试剂盒ElabscienceE-BC-K188-M
BUN检测试剂盒SolarbioBC1535
BP-100Techman--
数字扫描显微镜成像系统PreciPoint--
荧光显微镜Nikon Corporation--
共聚焦显微镜(LSM 900)ZEISS--
自动酶标仪Molecular Devices--

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
人体胎盘样本收集
PE诊断标准(血压≥140/90 mmHg且蛋白尿≥1+或24h尿蛋白≥300 mg),正常对照血压<140/90 mmHg,排除吸烟和感染。
阅读提示:Methods 2.1 Human placenta tissue collection
动物模型建立和给药
SD大鼠周龄、体重、饲养条件、L-NAME剂量和给药时间、1,25(OH)2D3剂量和时间、分组数量(n=5或6)。
阅读提示:Methods 2.2 Animal model and experimental groups
细胞培养和处理
HTR8/SVneo细胞来源、培养基、CoCl2浓度(250 μM)、1,25(OH)2D3浓度(100 nM)和预处理时间(2h)、MCC950和ML385浓度。
阅读提示:Methods 2.5 Cell culture and RNA interference
VDR敲低
VDR siRNA序列信息(具体序列未提供)、转染试剂Lipofectamine 3000、转染时间(6h换液,48h收样)。
阅读提示:Methods 2.5 Cell culture and RNA interference
炎症小体相关蛋白检测
抗体来源和货号、蛋白上样量10 μg、封闭条件、一抗孵育条件(4°C过夜)、二抗室温1h,ECL显色。
阅读提示:Methods 2.10 Western blotting analysis