胰岛素介导脂多糖诱导的BV2小胶质细胞炎症反应和氧化应激

Insulin Mediates Lipopolysaccharide-Induced Inflammatory Responses and Oxidative Stress in BV2 Microglia.

作者信息Chi-Chen Huang, Sheng-Feng Tsai, Shu-Cheng Liu, Mei-Chen Yeh, Hao-Chang Hung, Chu-Wan Lee, Ching-Li Cheng, Pei-Ling Hsu, Yu-Min Kuo
PMID39507265
发布时间2024-11-17
DOI10.2147/JIR.S481101

实验完整度

研究采用BV2细胞体外模型,包含Western blot、ELISA、吞噬实验、ROS检测等,但缺乏动物模型或患者样本验证,功能验证和机制验证较明确。

主要模型

BV2小胶质细胞

重点核对

胰岛素处理浓度:200 ng/mL 胰岛素处理时间:LPS处理后30分钟 LPS处理浓度:500 ng/mL BV2细胞传代数:4-9 细胞接种密度:3×10^4 cells/cm^2

摘要

Introduction: Insulin, the key hormone for glucose regulation, has garnered attention for its role as an immune modulator. Impaired insulin signaling in the central nervous system is linked to neuroinflammation and neurodegenerative diseases. Microglia, the resident macrophage-like immune cells in the brain, are key regulators of neuroinflammation. However, the mechanisms by which insulin influences microglial immune responses remain relatively unknown.Methods: This study aimed to assess the effects of post-treatment with insulin [30 minutes after lipopolysaccharide (LPS) exposure] on LPS-induced inflammatory responses in BV2 microglial cells.Results: Post-treatment with insulin potentiated LPS-induced production of nitric oxide and pro-inflammatory cytokines, such as TNF and IL-6, through activation of the Akt/NF-κB pathway. Insulin also enhanced the ability of BV2 cells to phagocytose bacteria particles and β-amyloid fibrils. Conversely, insulin inhibited activation of NADPH oxidase and reduced intracellular levels of reactive oxygen species in LPS-treated BV2 cells.Conclusion: Insulin enhances microglial immune competence when challenged by endotoxins but mitigates oxidative stress in these cells.

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
胰岛素如何影响LPS诱导的BV2小胶质细胞炎症反应和氧化应激?
核心机制
胰岛素通过激活Akt/NF-κB通路增强LPS诱导的炎症反应,同时通过抑制NADPH氧化酶活性减少活性氧积累。
主要证据
Western blot显示胰岛素增强LPS诱导的Akt和NF-κB磷酸化;ELISA显示促炎细胞因子TNF和IL-6水平升高;吞噬实验显示BV2细胞吞噬能力增强;CellROX染色显示ROS水平降低,NOX活性测定显示NOX活性被抑制。
研究意义
本研究揭示了胰岛素调节小胶质细胞免疫反应的分子机制,可能为胰岛素作为抗氧化、抗炎或抗淀粉样蛋白药物提供理论基础。

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

细胞培养与处理

建立LPS和胰岛素处理模型,观察其对BV2细胞的影响

BV2细胞培养于DMEM/F12培养基,用LPS(500 ng/mL)和胰岛素(200 ng/mL,LPS后30分钟)处理。

2

信号通路检测

检测胰岛素对LPS诱导的Akt/NF-κB和MAPK信号通路的影响

通过Western blot检测p-Akt、p-p65、p38、JNK、Erk1/2等蛋白磷酸化水平,并通过NF-κB荧光素酶报告基因检测转录活性。

3

炎症介质检测

检测胰岛素对LPS诱导的NO和促炎细胞因子分泌的影响

收集LPS处理后24小时的细胞培养基,使用Griess试剂盒和ELISA试剂盒检测NO、TNF和IL-6水平。

4

吞噬功能检测

检测胰岛素和LPS对BV2细胞吞噬细菌和Aβ纤维的影响

使用Vybrant吞噬试剂盒检测对荧光标记E. coli的吞噬,使用流式细胞术检测对HiLyte Fluor 488标记的fAβ42的吞噬。

5

氧化应激与凋亡检测

检测胰岛素对LPS诱导的ROS积累、NOX活性、SOD活性和细胞凋亡的影响

使用CellROX绿色试剂检测ROS,试剂盒检测NOX和SOD活性,Western blot检测p47phox、SOD1/2表达,TUNEL染色检测凋亡。

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
验证炎症因子表达
检测一氧化氮水平
验证吞噬功能
检测细胞凋亡

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基Thermo Fisher Scientific12500062
胎牛血清Merck-MilliporeTMS-013-BKR
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific15140122
脂多糖Sigma-AldrichL2880
胰岛素Sigma-AldrichI0516
RIPA裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific89900
蛋白酶抑制剂Roche04693116001
磷酸酶抑制剂Roche04906837001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
上样缓冲液Sigma-AldrichS3401
β-巯基乙醇Sigma-Aldrich19-1335
PVDF膜Merck-MilliporeIPVH00010
HRP标记的山羊抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch115-035-166
HRP标记的山羊抗兔IgGJackson ImmunoResearch111-035-144
增强化学发光检测试剂盒Merck-MilliporeWBKLS0500
医用X光胶片FujifilmSuper RX
NanoLuc报告载体PromegaN1111
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
Nano-Glo荧光素酶检测试剂PromegaN1110
多功能酶标仪BioTekSynergy HT
Griess试剂盒BioVisionK544
IL-6 ELISA试剂盒BD Biosciences550950
TNF ELISA试剂盒BD Biosciences560478
Vybrant吞噬检测试剂盒Thermo Fisher ScientificV6694
黑色侧壁透明底96孔板Thermo Fisher Scientific165305
HiLyte Fluor 488标记的β-淀粉样蛋白1-42AnaSpecAS-60479-01
流式细胞仪BD BiosciencesFACSCalibur
CellROX绿色试剂Thermo Fisher ScientificC10444
8孔培养玻片Merck-MilliporePEZGS0816
水性封片剂Sigma-AldrichF4680
荧光显微镜Carl ZeissAxio Imager A1
数码相机Carl ZeissAxiocam 305 Color
TUNEL检测试剂盒Thermo Fisher ScientificC10617
含DAPI的封片剂Abcamab104139
NOX活性检测试剂盒MyBioSourceMBS8243191
SOD活性检测试剂盒ElabscienceE-BC-K019-S
抗磷酸化AktS473抗体Cell Signaling Technology9271
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4060
抗磷酸化p65S536抗体Cell Signaling Technology3033
抗p65抗体Cell Signaling Technology8242
抗iNOS抗体Cell Signaling Technology13120
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology4511
抗p38抗体Cell Signaling Technology8690
抗磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology4668
抗JNK抗体Cell Signaling Technology9252
抗磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4370
抗Erk1/2抗体Cell Signaling Technology4695
抗TLR4抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293072
抗NLRP3抗体Cell Signaling Technology15101
抗p47phox抗体Cell Signaling Technology4312
抗SOD1抗体Cell Signaling Technology37385
抗SOD2抗体Cell Signaling Technology13141
抗α-tubulin抗体Sigma-AldrichT9026
白色侧壁透明底96孔板Thermo Fisher Scientific165306

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
细胞培养
BV2细胞来源、培养基、血清浓度、传代数
阅读提示:Materials and Methods: BV2 Microglial Cell Cultures and Treatments
药物处理
LPS浓度、胰岛素浓度、处理时间顺序
阅读提示:Materials and Methods: Establishment of the Dosing Regimen
信号通路检测
Western blot抗体稀释比例、显影时间
阅读提示:Materials and Methods: Western Blots; Table 1
炎症因子检测
ELISA试剂盒来源、样品收集时间
阅读提示:Materials and Methods: ELISAs Assay
吞噬功能检测
吞噬颗粒类型、浓度、孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Phagocytosis Assay Using Vybrant™ Phagocytosis Kit; Assay of Phagocytosis of Aβ