芦丁通过AMPK/NFE2L2信号通路减轻H2O2介导的牛乳腺上皮细胞氧化应激、炎症、内质网应激和凋亡

Rutin Attenuates H2O2-Mediated Oxidative Stress, Inflammation, Endoplasmic Reticulum Stress and Apoptosis in Bovine Mammary Epithelial Cells via the AMPK/NFE2L2 Signaling Pathway.

作者信息Hongyan Ding, Weizhe Yan, Daoliang Zhang, Lei Wang, Yue Yang, Chang Zhao, Shibin Feng, Xichun Wang, Jishun Tang, Dong Wu, Jinjie Wu, Yu Li
PMID40429928
发布时间2025-05-16
DOI10.3390/ijms26104788

实验完整度

包含体外细胞模型、氧化应激诱导、信号通路抑制剂及siRNA敲低等多层次验证,但缺乏动物体内实验。

主要模型

牛乳腺上皮细胞(BMEC) H2O2诱导的氧化应激细胞模型 NFE2L2 siRNA敲低细胞模型

重点核对

H2O2处理浓度600 μmol/L,处理时间6小时 芦丁预处理浓度(0-100 μmol/L),预处理时间12小时 AMPK抑制剂处理 NFE2L2 siRNA转染效率验证 统计分析采用单因素方差分析,p<0.05为显著性阈值

摘要

过渡期奶牛面临严重的氧化应激,通过相互交织的氧化、炎症和内质网应激通路破坏乳腺上皮稳态。本研究假设天然类黄酮芦丁通过激活AMPK/NFE2L2信号通路减轻过氧化氢(H2O2)诱导的牛乳腺上皮细胞(BMECs)氧化损伤。本研究中,BMECs用芦丁预孵育,随后用或不用H2O2处理。此外,通过用NFE2L2 siRNA(siNFE2L2)转染BMECs,研究了芦丁介导的AMPK/NFE2L2信号通路如何预防H2O2诱导的氧化损伤。结果表明,在芦丁培养物中,H2O2诱导的细胞活性氧(ROS)增加、炎性细胞因子表达、内质网应激相关蛋白表达和凋亡率均得到减弱。H2O2挑战导致AMPK和NFE2L2相关蛋白丰度降低。相比之下,这些效应在芦丁培养物中得到逆转。转染siNFE2L2逆转了芦丁的保护作用,表明NFE2L2对芦丁的保护机制至关重要。这些结果阐明了芦丁通过AMPK/NFE2L2信号通路抵抗H2O2介导的氧化损伤的分子机制,并提示其可作为反刍动物在应激期(如产犊前后)的强效体内抗氧化剂。

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
芦丁是否以及如何通过AMPK/NFE2L2信号通路减轻H2O2诱导的牛乳腺上皮细胞氧化损伤、炎症、内质网应激和凋亡?
核心机制
芦丁通过激活AMPK/NFE2L2信号通路,进而抑制NF-κB信号通路和凋亡通路,减轻H2O2诱导的氧化应激、炎症、内质网应激和凋亡。
主要证据
体外BMEC实验中,芦丁降低ROS、MDA,升高SOD、GSH-Px、CAT活性和T-AOC含量,抑制炎症因子、ERS相关基因和凋亡蛋白表达;NFE2L2 siRNA敲低或AMPK抑制剂处理逆转了芦丁的保护作用。
研究意义
研究为芦丁用于治疗奶牛乳腺炎或其他代谢紊乱提供了实验基础,并有助于制定奶牛乳腺损伤的治疗策略。

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

确定H2O2和芦丁的处理条件

确定H2O2诱导氧化损伤和芦丁保护作用的合适浓度和时间。

用不同浓度H2O2(0-1000 μmol/L)处理BMEC 6 h,用不同浓度芦丁(0-100 μmol/L)处理不同时间(1-24 h),通过CCK-8检测细胞活力。

2

检测芦丁对H2O2诱导的氧化应激的影响

验证芦丁是否减轻H2O2诱导的氧化应激。

芦丁预处理后H2O2处理,检测ROS水平、MDA含量、SOD、GSH-Px、CAT活性和T-AOC含量。

3

验证芦丁对AMPK/NFE2L2信号通路的激活

探究芦丁是否激活AMPK/NFE2L2信号通路。

Western blot检测p-AMPKα、AMPKα、核内NFE2L2蛋白表达,qPCR检测NFE2L2、NQO1、HMOX1 mRNA表达。

4

验证芦丁对NF-κB信号通路和炎症因子的影响

探究芦丁是否抑制H2O2诱导的NF-κB信号通路激活和炎症因子表达。

Western blot检测p-p65、p65、p-IκBα、IκBα蛋白表达,qPCR检测TNF-α、IL-1β、IL-6 mRNA表达。

5

验证芦丁对凋亡的影响

探究芦丁是否抑制H2O2诱导的细胞凋亡。

Western blot检测Bax、Bcl-2、Caspase3、Caspase9蛋白表达,流式细胞术检测凋亡率。

6

验证芦丁对内质网应激的影响

探究芦丁是否抑制H2O2诱导的内质网应激。

Western blot检测GRP78、CHOP蛋白表达,qPCR检测GRP78、ATF4、CHOP mRNA表达。

7

验证芦丁通过AMPK调控NFE2L2

探究AMPK是否为芦丁调控NFE2L2的上游信号。

使用AMPK抑制剂处理BMEC,检测p-AMPKα、核内NFE2L2蛋白和NFE2L2 mRNA表达。

8

验证NFE2L2在芦丁保护中的必要性

探究NFE2L2是否为芦丁保护作用所必需。

用NFE2L2 siRNA敲低BMEC中NFE2L2表达,检测ROS、炎症因子、凋亡率和ERS相关基因表达。

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
RPMI1640培养基GibcoC11875500BT
胎牛血清Gibco10270106
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
CCK-8试剂盒APExBIO Technology LLC--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
活性氧检测试剂盒Elabscience Biotechnology Co.--
DCFH-DA探针----
SOD检测试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.--
T-AOC检测试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.--
CAT检测试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.--
MDA检测试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.--
GSH-Px检测试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.--
Annexin V-FITC/碘化丙啶凋亡检测试剂盒Beyotime Biotechnology Co., Ltd.--
Trizol试剂Takara Biotechnology Co., Ltd.--
PrimeScript™ RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRa Biotechnology Co., Ltd.--
Novostart SYBR qPCR SuperMix PlusNovoprotein--
核蛋白提取试剂盒Beyotime--
PVDF膜----
抗NFE2L2抗体Abcamab137550
抗Caspase3抗体Abcamab32351
抗Caspase9抗体Abcamab32539
抗组蛋白抗体Abcamab1791
抗AMPKα抗体Cell Signaling Technology5831
抗p-AMPKα抗体Cell Signaling Technology2535
抗p-IκBα抗体Cell Signaling Technology2859
抗IκBα抗体Cell Signaling Technology4814
抗NF-κB p65抗体AffinityBF8005
抗p-NF-κB p65抗体AffinityAF2006
抗β-肌动蛋白抗体AffinityAF7018
抗Bax抗体AffinityAF0120
抗Bcl-2抗体AffinityAF6139
HRP标记二抗ProteintechSA00001-2
增强化学发光液Bio-Rad--
7500实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
流式细胞仪BD Biosciences--
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
SPSS 19.0统计软件----

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
BMEC细胞系来源(MZ-2690)、培养基(RPMI1640含10% FBS)、培养条件(37°C,5% CO2)、细胞接种密度(2×10^5/六孔板,1×10^5 cells/mL)
阅读提示:材料与方法:4.1节
药物处理
H2O2浓度(600 μmol/L)、处理时间(6 h);芦丁浓度(0-100 μmol/L)、预处理时间(12 h)
阅读提示:材料与方法:4.1节;图1
siRNA转染
siNFE2L2序列、转染试剂(Lipofectamine 2000)、转染效率验证(Western blot和qPCR)
阅读提示:材料与方法:4.3节;图9
AMPK抑制
AMPK抑制剂信息(文中未明确说明具体抑制剂)
阅读提示:材料与方法:4.1节;图8
统计设计
重复次数(实验重复至少两次,细胞活力检测每组5个重复)、统计方法(单因素方差分析、t检验)、显著性阈值(p<0.05)
阅读提示:材料与方法:4.2节和4.9节