芦丁通过抑制cGAS-STING-NLRP3信号通路改善脂多糖诱导的小鼠急性肺损伤

Rutin ameliorates LPS-induced acute lung injury in mice by inhibiting the cGAS-STING-NLRP3 signaling pathway.

作者信息Xin Zhou, Zhibin Wang, Yuting Wang, Guofeng Xu, Min Luo, Mengwei Zhang, Yuying Li
PMID40406492
发布时间2025-05-08
DOI10.3389/fphar.2025.1590096

实验完整度

包含LPS诱导的ALI小鼠模型、蛋白质组学、Western blot、RT-qPCR、ELISA、免疫组化、免疫荧光、TUNEL染色及STING抑制剂验证,涵盖分子、细胞和组织水平的功能与机制验证。

主要模型

LPS诱导的急性肺损伤(ALI)小鼠模型(雄性C57BL/6小鼠)

重点核对

芦丁给药剂量:50/100 mg/kg体重,灌胃,隔天一次,共14天 LPS诱导剂量:气管内注射5 mg/kg ultrapure E. coli O55:B5 LPS STING抑制剂C-176剂量:腹腔注射20 mg/kg,LPS暴露前30分钟 观察时间点:LPS刺激后72小时 实验分组:Vehicle对照、LPS、LPS+芦丁、芦丁单药,每组5只小鼠

摘要

急性肺损伤(ALI)及其严重形式急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是严重的呼吸衰竭,死亡率高且治疗选择有限。虽然黄酮类化合物芦丁具有已证实的抗炎和抗氧化特性,但其在ALI/ARDS中的治疗机制仍不清楚。本研究探讨了芦丁对脂多糖(LPS)诱导的小鼠ALI的保护作用,并重点关注cGAS-STING通路和NLRP3炎症小体激活的机制。雄性C57BL/6小鼠分为Vehicle对照组、LPS诱导组、LPS+芦丁共处理组和芦丁单药组。通过气管内LPS刺激诱导ALI,芦丁通过灌胃给药。采用蛋白质组学分析、组织学评估、免疫组化、TUNEL染色、免疫荧光、RT-qPCR、Western blot、ELISA和氧化应激检测来评估芦丁对ARDS的影响。对LPS刺激小鼠肺组织的蛋白质组学分析发现,cGAS-STING级联和焦亡过程相关蛋白显著失调。基因本体论和KEGG通路分析强调了免疫和炎症反应在ALI中的关键作用,特别是胞质DNA感知和NOD样受体信号通路。芦丁给药显著减轻LPS诱导的肺损伤,降低氧化应激、凋亡和促炎细胞因子水平(IL-6、IL-1β、TNF-α)。机制上,芦丁表现出双重抑制:1)通过降低cGAS、STING表达以及TBK1/IRF3磷酸化来抑制cGAS-STING激活(P<0.05);2)通过下调NLRP3-ASC-caspase1-GSDMD信号来减轻NLRP3介导的焦亡(P<0.05)。药理学STING抑制(C-176)验证了cGAS-STING-NLRP3调控层级在ALI发病中的作用。这些发现阐明了芦丁通过协同抑制cGAS-STING-NLRP3轴的新型治疗机制,使其成为ALI/ARDS干预的有前景的候选药物。

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
芦丁是否能改善LPS诱导的小鼠急性肺损伤,其机制是否涉及cGAS-STING通路和NLRP3炎症小体?
核心机制
芦丁通过抑制cGAS-STING通路(降低cGAS、STING表达及TBK1/IRF3磷酸化)和抑制NLRP3介导的焦亡(下调NLRP3-ASC-caspase1-GSDMD信号),协同抑制cGAS-STING-NLRP3轴。
主要证据
LPS小鼠肺组织蛋白质组学显示cGAS-STING和焦亡相关蛋白上调;芦丁治疗降低肺损伤评分、氧化应激、凋亡和促炎细胞因子,并抑制cGAS、STING、p-TBK1、p-IRF3及NLRP3通路蛋白表达;STING抑制剂C-176实验确认了STING-NLRP3级联。
研究意义
芦丁通过抑制cGAS-STING-NLRP3轴发挥肺保护作用,可能成为ALI/ARDS的候选治疗药物。

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

蛋白质组学分析

鉴定LPS诱导的ALI小鼠肺组织中差异表达蛋白,特别是与cGAS-STING通路和焦亡相关的蛋白。

对LPS刺激和对照组小鼠肺组织进行4D标记-free定量质谱分析,利用MaxQuant鉴定蛋白,并进行GO、KEGG、GSEA和PPI分析。

2

建立ALI小鼠模型及芦丁处理

评估芦丁对LPS诱导的ALI肺损伤的保护作用。

雄性C57BL/6小鼠随机分4组,芦丁(50/100 mg/kg)灌胃预处理14天,然后气管内注射LPS诱导ALI,72小时后分析肺组织。

3

组织病理学评估

评估芦丁对LPS诱导的肺组织损伤和通透性的影响。

对肺组织进行H&E染色,计算肺损伤评分;免疫组化检测SP-D和STING表达。

4

氧化应激和炎症因子检测

评估芦丁对LPS诱导的氧化应激和炎症因子表达的影响。

检测肺组织MDA水平和SOD活性,通过RT-qPCR检测炎性细胞因子mRNA表达。

5

凋亡检测

评估芦丁对LPS诱导的肺细胞凋亡的影响。

TUNEL染色检测凋亡细胞,Western blot检测Bax、Bcl-2、cleaved caspase-3,RT-qPCR检测Bax和Casp3 mRNA。

6

cGAS-STING通路蛋白检测

评估芦丁对LPS诱导的cGAS-STING通路激活的影响。

Western blot检测cGAS、STING、p-TBK1、p-IRF3水平,免疫组化检测STING表达。

7

NLRP3介导的焦亡检测

评估芦丁对LPS诱导的NLRP3炎症小体和焦亡的影响。

Western blot检测NLRP3、ASC、pro-Caspase-1、GSDMD-NT、IL-18,RT-qPCR检测NLRP3、ASC、Casp1、GSDMD,ELISA检测IL-1β,免疫荧光检测NLRP3。

8

STING抑制剂验证

验证STING在LPS诱导的NLRP3焦亡中的上游调控作用。

使用STING抑制剂C-176预处理,检测STING下游通路和NLRP3焦亡相关蛋白及mRNA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
芦丁Acmec Biochemical Technology Co., Ltd.R81950
脂多糖Sigma-AldrichL2880
C-176MedChemExpressHY-112906
抗STING抗体CST13647T
抗SP-D抗体Abcamab220422
HRP标记的山羊抗兔IgG(H+L)ServicebioGB23303
抗NLRP3抗体AbcamAb270449
山羊抗兔IgG H&L(Alexa Fluor® 594)Abcamab150080
DAPIBeyotimeP0131
FastPure细胞/组织总RNA提取试剂盒V2VazymeRC112-01
HiScript III RT SuperMix用于qPCR(+gDNA wiper)VazymeR323-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液VazymeQ711-02
RIPA裂解液Beyotime--
增强型BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
抗Bax抗体CST2772T
抗Bcl-2抗体HUABIOET1702-53
抗cleaved caspase-3抗体CST9661T
抗cGAS抗体CST31659S
抗STING抗体CST13647T
抗p-TBK1/NAK (Ser172)抗体CST5483T
抗p-IRF-3 (Ser396)抗体CST4947S
抗p-NF-κB p65 (Ser536)抗体CST3033T
抗NLRP3抗体AbcamAb270449
抗ASC/TMS1抗体CST67824T
抗pro Caspase-1 + p10 + p12抗体AbcamAb179515
抗GSDMD抗体Abcamab209845
抗IL-18抗体proteintech10663-1-AP
抗β-actin抗体BeyotimeAF5003
HRP标记的二抗HUABIOHA1001
UltraSignal ECL底物4A Biotech4AW011
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-HSEL-M0001-96T
MDA检测试剂盒ElabscienceE-BC-K020-M-96T
SOD检测试剂盒ElabscienceE-BC-K025-M

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
动物模型与给药
小鼠品系、性别、年龄、体重、分组、芦丁剂量和给药频率、LPS剂量和给药途径、观察时间点
阅读提示:Methods 2.1 Animals, 2.2 Mouse model of ALI and drug treatment
蛋白质组学
样本量、质谱平台、蛋白提取方法、酶解方法、定量方法
阅读提示:Methods 2.3 Proteomics analysis
组织病理学
固定液、切片厚度、染色方法、评分标准
阅读提示:Methods 2.4 Hematoxylin and eosin staining and injury score analysis
分子检测
抗体货号、稀释比例、内参基因、PCR条件
阅读提示:Methods 2.8 RT-qPCR, 2.9 Western blot analysis
STING抑制剂验证
抑制剂名称、剂量、给药途径、预处理时间
阅读提示:Methods 2.2 Mouse model of ALI and drug treatment, Results 3.7