α-倒捻子素通过调控Nrf2/HO-1和NF-κB/NLRP3/caspase-1信号通路及肠道微生物群抑制乙醇诱导的胃溃疡

α-Mangostin suppresses ethanol-induced gastric ulceration by regulating the Nrf2/HO-1 and NF-κB/NLRP3/caspase-1 signaling pathways and gut microbiota.

作者信息Suqin Yang, Gang Liu, Xiankun Xia, Dali Gan, Shijian Xiang, Meixian Xiang
PMID38304797
期刊Heliyon
发布时间2024-01-11
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e24339

实验完整度

包含体内大鼠模型、体外GES-1和RAW264.7细胞模型,以及16S rRNA测序和SCFAs分析,并进行功能验证(氧化应激、炎症、自噬)和机制验证(信号通路蛋白表达)。

主要模型

乙醇诱导的Sprague-Dawley大鼠胃溃疡模型 乙醇诱导的GES-1细胞氧化应激模型 LPS诱导的RAW264.7细胞炎症模型

重点核对

α-mangostin剂量:32、64、96 mg/kg(灌胃,每日一次,持续7天) 乙醇诱导:95%乙醇(5 mL/kg)单次灌胃,1小时后处死 细胞处理:α-mangostin浓度10、20、40 μM,分别与1%乙醇或100 ng/mL LPS共处理 样本量:动物每组10只;细胞实验每组3次独立重复 统计显著性:p < 0.05 和 p < 0.01

摘要

α-倒捻子素是一种从Camellia atrophy (CA)(俗称利川红茶)中分离的天然氧杂蒽酮衍生物。本研究探讨了α-倒捻子素对大鼠酒精性胃溃疡的改善作用及其机制。体内实验中,α-倒捻子素缓解了病理症状。此外,α-倒捻子素调控了核因子E2相关因子2/血红素加氧酶1和核因子κB/NLR家族pyrin结构域蛋白3/caspase-1通路的激活。活性氧、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1β显著降低,IL-10升高,微管相关蛋白轻链3-II/LC3-I比值升高,p62蛋白表达降低,诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶2蛋白表达下调。体外模型中,使用GSE-1和RAW264.7细胞验证了相关机制。此外,α-倒捻子素增加了Ligilactobacillus和Muribaculum的丰度以及丙酸和丁酸的含量。因此,α-倒捻子素具有抗氧化和抗炎特性,并通过可能涉及调节Nrf2/HO-1通路和NF-κB/NLRP3/caspase-1通路的机制重塑肠道菌群失调,还能增加丙酸和丁酸的含量。本研究为使用α-倒捻子素治疗胃溃疡提供了新的证据。

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
α-倒捻子素是否可以缓解乙醇诱导的胃溃疡,其潜在机制是否涉及氧化应激、炎症、自噬和肠道微生物群调节?
核心机制
α-倒捻子素通过激活Nrf2/HO-1通路、抑制NF-κB/NLRP3/caspase-1通路、调节自噬以及重塑肠道菌群(增加Ligilactobacillus和Muribaculum丰度,提高丙酸和丁酸含量)发挥胃保护作用。
主要证据
体内大鼠模型显示α-倒捻子素减轻胃黏膜损伤、降低ROS和促炎细胞因子、激活Nrf2/HO-1、抑制NF-κB/NLRP3/caspase-1、增加LC3-II/LC3-I比值并降低p62;体外GES-1和RAW264.7细胞模型验证了氧化应激和炎症相关蛋白表达的变化;16S rRNA测序和SCFAs分析显示肠道菌群和代谢产物改善。
研究意义
该研究首次证明α-倒捻子素通过调节肠道菌群和SCFAs水平具有治疗胃溃疡的潜力,为胃溃疡治疗提供了新的策略。

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

HPLC分析验证α-倒捻子素成分

确认LBT提取物中含有α-倒捻子素。

采用HPLC对LBT提取物和α-倒捻子素标准品进行分析,比较保留时间。

2

建立乙醇诱导的胃溃疡大鼠模型并评估胃保护作用

评估α-倒捻子素对乙醇诱导胃溃疡的宏观和微观保护作用。

SD大鼠随机分为6组,分别给予不同剂量α-倒捻子素或阳性药雷尼替丁,连续7天,然后灌胃95%乙醇诱导溃疡。1小时后处死,采集胃组织进行肉眼观察、H&E染色和PAS染色。

3

检测胃组织氧化应激指标和Nrf2/HO-1通路及自噬蛋白

评估α-倒捻子素对乙醇诱导的氧化应激和自噬的影响。

通过ROS染色、ELISA检测MDA、SOD、GSH水平,Western blot检测Nrf2、HO-1、p62、LC3蛋白表达。

4

检测胃组织炎症因子和NF-κB/NLRP3/caspase-1通路蛋白

评估α-倒捻子素对炎症反应及信号通路的影响。

ELISA检测TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-10、PGE2、NO;Western blot检测iNOS、COX-2、p-IKKα/IKKα、p-p65/p65、NLRP3、caspase-1蛋白表达。

5

体外细胞模型验证机制

在体外验证α-倒捻子素对氧化应激和炎症的调控作用。

GES-1细胞用1%乙醇诱导,RAW264.7细胞用LPS(100 ng/mL)诱导,分别用不同浓度α-倒捻子素(10, 20, 40 μM)处理,检测氧化应激指标、炎症因子和通路蛋白。

6

16S rRNA基因测序分析肠道菌群

评估α-倒捻子素对乙醇诱导胃溃疡大鼠肠道菌群多样性和组成的影响。

提取粪便DNA,扩增16S rRNA V4区,利用Illumina NovaSeq 6000测序,分析α多样性、β多样性、物种组成和差异菌群。

7

气相色谱分析短链脂肪酸

测定粪便中短链脂肪酸(丙酸、丁酸等)的含量。

收集粪便样本,处理后用气相色谱(TRACE 1300)配TR-FAME色谱柱分析SCFAs。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
α-倒捻子素Millipore SigmaMFCD00135200
雷尼替丁Absin Bioscienceabs814762
IL-1β ELISA试剂盒Neobioscience TechnologyEMC001b.48
IL-6 ELISA试剂盒Neobioscience TechnologyEMC004.48
IL-10 ELISA试剂盒Neobioscience TechnologyEMC005.48
TNF-α ELISA试剂盒Neobioscience TechnologyEMC102a.48
PGE2 ELISA试剂盒Elabscience BiotechnologyE-EL-0034c
乙醇(95%)Sinopharm Chemical Reagent Co.10009128
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0012S
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013
SOD检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0086
GSH检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0057S
MDA检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0131S
抗p-IKKα抗体Cell Signaling Technology7355
抗IKKα抗体Cell Signaling Technology9242
抗p-p65抗体Cell Signaling Technology3033
抗p65抗体Cell Signaling Technology6956
抗Nrf2抗体ABclonal TechnologyA1244
抗p62抗体ABclonal TechnologyA19700
抗β-actin抗体ABclonal TechnologyAC026
抗LC3抗体ABclonal TechnologyA5618
HRP标记的山羊抗兔IgGABclonal TechnologyAS014
抗HO-1抗体ABclonal TechnologyA19062
抗COX-2抗体Servicebio BiotechnologyGB111037-100
抗NLRP3抗体Servicebio BiotechnologyGB114320-100
抗caspase-1抗体Servicebio BiotechnologyGB11383-100
RPMI-1640培养基HyCloneSH30027.01
高糖DMEMHyCloneSH30243
磷酸盐缓冲液HyCloneSH30256
青霉素-链霉素Gibco Life Technologies15140122
胰蛋白酶Gibco Life Technologies25200056
胎牛血清Gibco Life Technologies26010066
MTTShanghai YuanYe BiotechnologyR20227
酶标仪(Spark 20 M Sunrise)Tecan Trading--
电泳仪Liuyi Biotechnology--
小型转印槽Liuyi Biotechnology--
电泳电源Liuyi Biotechnology--
HPLC色谱柱(Nucleosil C18)Dionex-Ultimate--
光学显微镜(AE2000)Motic--
荧光显微镜(ECLIPSE Ti2)Nikon--
DNA提取试剂盒(MN NucleoSpin 96 Soi)Macherey-Nagel--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
气相色谱仪(TRACE 1300)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
动物实验
大鼠品系、年龄、体重、饲养环境;分组(对照组、模型组、α-mangostin低/中/高剂量组、阳性对照组);给药途径、剂量、频率和持续时间;乙醇诱导剂量和方式;禁食时间;麻醉和处死方法;样本收集方法
阅读提示:Materials and methods 2.3 和 2.4;Figure legends Fig.1
细胞实验(GES-1和RAW264.7)
细胞系来源;培养基和添加剂;培养条件;接种密度;MTT实验的浓度范围和处理时间;α-mangostin浓度选择(10、20、40 μM);乙醇或LPS诱导浓度和时间;对照组和处理组设置
阅读提示:Materials and methods 2.6;Supplementary Fig. S2
氧化应激和炎症指标检测
组织或细胞的处理和匀浆方法;ROS检测的染色步骤和时间;MDA、SOD、GSH检测试剂盒的具体操作步骤;ELISA试剂盒的型号和操作步骤;Western blot的抗体(名称、品牌、货号、稀释比例)、蛋白上样量、电泳和转膜条件
阅读提示:Materials and methods 2.7-2.10;Figure legends Figs.2-5
肠道菌群分析
粪便样本采集时间和保存方法;DNA提取试剂盒;16S rRNA引物序列;PCR条件;测序平台;生物信息学分析软件和参数(如OTU聚类阈值、α/β多样性分析);差异菌群分析方法
阅读提示:Materials and methods 2.11;Figure legends Fig.6
SCFA检测
粪便样本量;前处理步骤;色谱柱型号;GC参数(温度、流速、进样量);标准品和定量方法
阅读提示:Materials and methods 2.12;Figure legends Fig.6