菊苣乙酸乙酯提取物激活P21/Nrf2/HO-1通路减轻酒精性肝病小鼠模型的氧化应激

Ethyl Acetate Extract of Cichorium glandulosum Activates the P21/Nrf2/HO-1 Pathway to Alleviate Oxidative Stress in a Mouse Model of Alcoholic Liver Disease.

作者信息Shuwen Qi, Chunzi Zhang, Junlin Yan, Xiaoyan Ma, Yewei Zhong, Wenhui Hou, Juan Zhang, Tuxia Pang, Xiaoli Ma
PMID39852384
发布时间2025-01-10
DOI10.3390/metabo15010041

实验完整度

包含体外成分鉴定(UPLC-MS)、体内动物模型(小鼠ALD模型)、转录组学和网络药理学分析,以及RT-qPCR和Western blot验证,具备多证据层级和机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠酒精性肝病模型 小鼠肝组织样本

重点核对

动物模型:雄性SPF级C57BL/6J小鼠,6周龄,20±2g,随机分为5组,每组10只 造模方式:每日灌胃56%白酒(10 mL/kg)持续6周 给药剂量:CGE低剂量100 mg/kg,高剂量200 mg/kg,阳性对照水飞蓟素100 mg/kg 样本量:每组10只,生化检测n=6,转录组测序n=3 统计:one-way ANOVA,p<0.05

摘要

背景:酒精性肝病(ALD)是一个重要的全球健康问题,主要由长期饮酒引起,其中氧化应激是关键驱动因素。菊苣(Cichorium glandulosum)的乙酸乙酯提取物(CGE)具有抗氧化和保肝作用,但其抗ALD的详细机制尚不清楚。本研究探讨了CGE减轻酒精诱导的氧化应激和肝损伤的作用及机制。方法:采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱(UPLC-Q-Orbitrap-MS)鉴定CGE成分。通过每日灌胃56%乙醇六周建立C57BL/6J小鼠ALD模型,CGE低剂量(100 mg/kg)和高剂量(200 mg/kg)治疗,水飞蓟素(100 mg/kg)作为阳性对照。评估肝功能标志物、氧化应激指标和炎症指标。转录组学和网络药理学分析确定关键基因和通路,并通过逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western印迹验证。结果:UPLC-Q-Orbitrap-MS鉴定出81种CGE化合物,主要包括萜类、黄酮类和苯丙素类。CGE显著减轻肝损伤,降低丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和碱性磷酸酶(ALP)水平,并增强总抗氧化能力(T-AOC)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)等抗氧化标志物,同时降低肝脏丙二醛(MDA)水平。通过降低肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和C-X-C基序趋化因子配体10(CXCL-10)的水平减轻炎症。转录组学和网络药理学分析揭示了七个关键的抗氧化相关基因,包括HMOX1、RSAD2、BCL6、CDKN1A、THBD、SLC2A4和TGFβ3,并通过RT-qPCR验证。CGE激活P21/核因子E2相关因子2(Nrf2)/血红素加氧酶-1(HO-1)信号轴,增加P21、Nrf2和HO-1蛋白水平,同时抑制Kelch样ECH相关蛋白1(Keap1)的表达。结论:CGE通过激活P21/Nrf2/HO-1通路和调节抗氧化基因来减轻氧化应激和肝损伤。其保肝作用和多靶点机制突显了CGE作为ALD治疗潜在候选药物的前景。

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
CGE是否通过激活Nrf2相关通路减轻酒精诱导的氧化应激和肝损伤,其潜在机制是什么?
核心机制
CGE通过激活P21/Nrf2/HO-1信号轴,增加P21、Nrf2和HO-1蛋白水平,抑制Keap1表达,并调节HMOX1、CDKN1A、THBD、RSAD2、BCL6、SLC2A4和TGFβ3等抗氧化基因的表达,从而减轻氧化应激。
主要证据
在小鼠ALD模型中,CGE处理降低了ALT、AST、ALP和MDA水平,升高了T-AOC和T-SOD,并改善了肝脏病理;转录组学和网络药理学分析结合RT-qPCR和Western blot验证了关键基因和通路。
研究意义
CGE可能作为ALD治疗的潜在候选药物,并为植物源抗氧化剂的开发提供理论依据。

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

CGE成分鉴定

明确CGE的主要化学成分,为后续机制研究提供物质基础。

采用UPLC-Q-Orbitrap-MS分析CGE,通过精确质量数、二级碎片和数据库比对,鉴定出81种化合物,主要分为萜类、黄酮类和苯丙素类。

2

建立小鼠ALD模型及CGE干预

在体内评估CGE对酒精诱导的肝损伤和氧化应激的保护作用。

C57BL/6J小鼠(除对照组)每日灌胃56%白酒(10 mL/kg)持续6周建立ALD模型,同时给予CGE低剂量(10 mg/mL)或高剂量(20 mg/mL)溶液(10 mL/kg),水飞蓟素(10 mg/mL)作为阳性对照。

3

肝脏病理及生化指标检测

评估CGE对肝损伤、炎症和氧化应激标志物的影响。

通过H&E染色观察肝脏组织病理变化;测定血清ALT、AST、ALP水平,肝脏TNF-α、IL-1β、CXCL-10水平,以及血清T-AOC、T-SOD和肝脏MDA水平。

4

转录组测序及分析

识别CGE调节的差异表达基因和相关信号通路,探索其抗氧化的分子机制。

对对照组、模型组和CGE-H组小鼠肝组织进行RNA-seq,分析差异表达基因,与氧化应激相关基因取交集,进行GO和KEGG富集分析,构建PPI网络并识别核心基因。

5

网络药理学分析

从化合物-靶点-疾病的角度预测CGE抗ALD氧化应激的关键靶点和通路,并与转录组结果整合。

基于CGE的81个化合物进行靶点预测,与ALD和氧化应激相关基因取交集,构建网络,进行GO和KEGG富集分析,并与转录组KEGG通路取交集,确定关键通路和基因。

6

RT-qPCR验证关键基因表达

验证转录组和网络药理学分析识别的七个抗氧化相关基因的表达变化。

提取肝组织RNA,逆转录后进行RT-qPCR,检测HMOX1、CDKN1A、THBD、RSAD2、BCL6、SLC2A4和TGFβ3的mRNA表达水平。

7

Western blot验证P21/Nrf2/HO-1通路蛋白表达

验证CGE对P21、Nrf2、HO-1和Keap1蛋白表达的影响,以确认通路激活。

提取肝组织蛋白,经SDS-PAGE电泳、转膜、抗体孵育和显色,检测P21、Nrf2、HO-1和Keap1的蛋白水平。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
ACQUITY UPLC I-Class HF系统Waters--
ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱Waters--
Thermo Orbitrap QE高分辨液质联用系统Thermo--
56%白酒Beijing Red Star Co., Ltd.20190929
吐温-80Beijing SolarbioT8360
水飞蓟素Tianjin Tasly-Synthe Pharmaceutical Co., Ltd.350705027
Eclipse C-E显微镜Nikon--
ALT检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC009-2-1
AST检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC010-2-1
ALP检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA059-2
TNF-α ELISA试剂盒Shanghai Youxuan Biotechnology Co., Ltd.YX-201407M
IL-1β ELISA试剂盒Shanghai Youxuan Biotechnology Co., Ltd.YX-091203M
CXCL-10 ELISA试剂盒Shanghai Youxuan Biotechnology Co., Ltd.YX-091610M
T-AOC检测试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K136-M
T-SOD检测试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K020-M
MDA检测试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-BC-K025-M
TRNzol Universal RNA试剂盒TIANGENDP424
Hieff NGS® Ultima双模式RNA文库制备试剂盒----
PrimeScript RT试剂盒Takara BioRR047A
TB Green Premix Ex Taq II试剂盒TakaraRR047A
BCA试剂盒Beijing SolarbioPC0020
SDS-PAGE上样缓冲液Beijing SolarbioP1040
Nrf2抗体Wuhan Sanying Biotechnology Co., Ltd.80593-1-RR
HO-1抗体Cell Signaling Technology43966
Keap1抗体Cell Signaling Technology8047
P21抗体Cell Signaling Technology37543
β-actin抗体Affinity BiosciencesAF7018
二抗Affinity BiosciencesS0001

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
动物模型建立
小鼠品系、周龄、体重、性别、分组、每组数量、造模剂(56%白酒)剂量和频率、持续时间、饲养环境
阅读提示:参见2.3.1和2.3.2节
CGE制备与给药
CGE提取方法、给药剂量(100和200 mg/kg)、溶媒(1% Tween-80)、灌胃体积(10 mL/kg)、给药时间
阅读提示:参见2.1和2.3.2节
生化指标检测
血清AST、ALT、ALP检测试剂盒及货号,TNF-α、IL-1β、CXCL-10 ELISA试剂盒及货号,T-AOC、T-SOD、MDA检测试剂盒及货号
阅读提示:参见2.3.6和2.3.7节
转录组测序
每组样本数(n=3)、RNA提取试剂盒、文库构建试剂盒、测序平台、差异基因筛选标准(|log2(FC)|>1, p<0.05)
阅读提示:参见2.4.1和2.4.2节
RT-qPCR验证
逆转录试剂盒、qPCR试剂盒、引物序列(Table S3)、内参基因、反应条件
阅读提示:参见2.6节和Table S3
Western blot验证
蛋白提取方法、BCA定量、一抗及货号、二抗及货号、上样量、曝光方式
阅读提示:参见2.7节