一种新型2-氧代吡咯烷衍生物(LN-53)有效诱导人表皮角质形成细胞中Nrf-2信号通路激活

A novel 2-oxopyrrolidine derivative (LN-53) efficiently induces Nrf-2 signaling pathway activation in human epidermal keratinocytes.

作者信息Basak Ezgi Sarac, Laura Nissim, Dilara Karaguzel, Gokhan Arik, Shirin Kahremany, Edward E Korshin, Arie Gruzman, Cagatay Karaaslan
PMID40553247
发布时间2025-10
DOI10.1007/s43440-025-00757-y

实验完整度

研究包含明确的体外细胞实验,涉及细胞毒性、ROS、基因表达、蛋白表达和细胞因子检测,并有siRNA敲低验证机制,但缺少动物模型等体内验证。

主要模型

人表皮角质形成细胞(HEKs)

重点核对

LN-53处理浓度和时间(0.5–25 µM,1、3、6、24 h) Nrf-2 siRNA敲低效率(减少超过90%) TBHP诱导ROS浓度(0.05 mM) qPCR内参基因PPIA的使用 统计分析(单向和双向ANOVA,Dunnett和Tukey事后检验)

摘要

背景:皮肤是作为物理屏障的关键器官,保护身体免受病原体、过敏原和其他环境刺激物等有害物质的侵害。皮肤的慢性炎症以及人为影响可导致活性氧(ROS)过度产生。长期暴露于高水平的ROS和皮肤中抗氧化防御不足可能 contribute to 各种皮肤疾病的发生。核因子E2相关因子2(Nrf-2)信号通路通过促进抗氧化和解毒分子的产生,在增强抗氧化能力方面发挥关键作用。因此,Nrf-2通路的药理学激活可能有助于恢复氧化-抗氧化平衡,从而改善慢性皮肤疾病的治疗结果。本研究旨在探讨新型试剂(5-((4-(4-(甲氧羰基)-2-氧代吡咯烷-1-基)苯基)氨基甲酰基)苯-1,2,3-三基三乙酸酯(LN-53),其基于我们团队先前开发的先导化合物SK-119的结构合成,对人表皮角质形成细胞(HEKs)中Nrf-2信号通路在mRNA和蛋白质水平的影响。方法:通过MTT、LDH、活/死细胞染色和caspase-3、-8、-9多重活性测定评估LN-53的细胞毒性。通过DCFH-DA染色评估细胞内ROS产生。通过使用人Nrf-2 siRNA瞬时转染沉默Nrf-2基因。通过qPCR评估Nrf-2及相关因子(血红素加氧酶-1(HO-1)和NAD(P)H脱氢酶:醌-1(NQO1))在mRNA水平,并通过Nrf-2激活测定和Western blot评估核和胞质部分的蛋白质水平。通过ELISA测定上清液中炎症细胞因子(IL-6和IL-8)的水平。结果:我们的结果表明,LN-53有效降低叔丁基过氧化氢(TBHP)引发的细胞内ROS产生,而不导致任何明显的细胞损伤。它促进Nrf-2的核转位,并在mRNA和蛋白质水平诱导Nrf-2、HO-1和NQO1的产生。LN-53介导的抗氧化基因表达的改变被Nrf-2敲低阻断。LN-53处理还抑制了TBHP暴露介导的IL-6和IL-8细胞因子释放。此外,发现新型化合物LN-53比母体化合物SK-119更稳定。结论:LN-53可通过促进Nrf-2核转位和抑制人表皮角质形成细胞中ROS产生,有效诱导抗氧化机制。这些数据可能表明LN-53有助于维持皮肤中的氧化还原平衡和稳态。

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
新型化合物LN-53能否通过激活Nrf-2信号通路,减少氧化应激并抑制炎症,从而作为潜在的皮肤病治疗药物?
核心机制
LN-53通过促进Nrf-2核转位,上调下游抗氧化基因HO-1和NQO1的表达,从而抑制ROS产生和炎症因子IL-6/IL-8的释放。
主要证据
在HEKs中,LN-53降低TBHP诱导的ROS,增加Nrf-2核水平及HO-1和NQO1的mRNA和蛋白表达;Nrf-2敲低阻断其效应;ELISA显示IL-6和IL-8释放减少。
研究意义
研究提出LN-53可能有助于维持皮肤氧化还原平衡和稳态,为皮肤病治疗提供潜在候选药物。

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

化学合成与稳定性评估

合成LN-53并评估其化学稳定性。

从没食子酸出发,经乙酰化、酰氯化、酰胺化三步合成LN-53;通过NMR、HRMS、HPLC确认结构和纯度;在pH 5.5、37°C下孵育24小时,通过TLC和LC-MS分析稳定性。

2

细胞毒性评估

检测LN-53对HEKs的细胞毒性。

使用MTT、LDH、活/死细胞染色和caspase-3/8/9多重活性测定评估不同浓度和时间的LN-53处理对细胞活力和凋亡的影响。

3

ROS抑制测定

评估LN-53对TBHP诱导的细胞内ROS产生的抑制作用。

使用DCFH-DA探针检测ROS水平;同时测TOS和TAS。

4

Nrf-2及相关基因表达分析

测定LN-53处理下Nrf-2、HO-1和NQO1的mRNA表达水平。

用qPCR检测不同浓度和时间处理后的mRNA表达。

5

Nrf-2敲低验证

验证LN-53对HO-1和NQO1表达的诱导依赖于Nrf-2。

用Nrf-2 siRNA转染HEKs,沉默Nrf-2,然后LN-53处理,检测HO-1和NQO1 mRNA水平。

6

蛋白水平检测

评估LN-53对Nrf-2核转位及HO-1和NQO1蛋白表达的影响。

分离核和胞质部分,使用Nrf-2转录因子测定试剂盒和Western blot检测蛋白水平。

7

炎症因子测定

评估LN-53对TBHP诱导的IL-6和IL-8释放的影响。

用ELISA检测细胞培养上清中IL-6和IL-8的浓度。

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
EpiLife培养基ThermoFisher ScientificMEPI500CA
人角质形成细胞生长添加剂ThermoFisher ScientificS0015
MTTSigma-AldrichM2128
LDH-Cytox™检测试剂盒Biolegend426401
Calcein AM/EthIII溶液Biotium30002
多重活性检测试剂盒Abcamab219915
TOS比色分析试剂盒ElabscienceE-BC-K802-M
TAS比色分析试剂盒ElabscienceE-BC-K801-M
DCFH-DASigma-AldrichD6883
TBHP(Luperox® TBH70X)Sigma-Aldrich458139
Nrf-2 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-37030
Lipofectamine 3000ThermoFisher ScientificL3000001
PureLink RNA小提试剂盒ThermoFisher Scientific12183018
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒ThermoFisher ScientificK1622
PowerUp SYBRGreen预混液ThermoFisher ScientificA25742
核提取试剂盒Cayman10009277
Nrf2转录因子检测试剂盒Cayman600590
Micro BCA™蛋白检测试剂盒ThermoFisher23235
HO-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-136960
NQO1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32793
β-actin抗体Sigma-AldrichA5441
HRP标记的山羊抗小鼠IgG二抗Jackson ImmunoResearch111-035-144
Clarity Western ECL底物Bio-Rad Laboratories1705061
人IL-6 ELISA试剂盒ThermoFisher Scientific88-7066-86
人IL-8 ELISA试剂盒ThermoFisher Scientific88-8086-86
人表皮角质形成细胞ThermoFisher ScientificC0055C
没食子酸----
乙酸酐----
硫酸----
二甲氨基吡啶(DMAP)----
甲苯----

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
HEKs的批次和代数(1-5代);培养基EpiLife和添加剂HKGS的货号;培养条件(如温度、CO2浓度)未明确报告
阅读提示:Methods中的'Cell culture'
细胞毒性测定
LN-53浓度(0.5–25 µM),处理时间(1、3、6、24小时),细胞密度(15,000细胞/孔),阳性对照(LDH裂解液,caspase用10 µM喜树碱)
阅读提示:Methods中的'Cytotoxicity assays'以及图2图例
ROS测定
DCFH-DA浓度(10 µM),LN-53浓度(1–10 µM),TBHP浓度(0.05 mM),孵育时间,检测波长(Ex/Em 490/525 nm)
阅读提示:Methods中的'Intracellular ROS measurement'以及图3图例
基因表达分析
LN-53浓度(1–10 µM),处理时间(1、3、6、24小时),引物序列,内参基因PPIA,分析方法(2−ΔΔct)
阅读提示:Methods中的'Gene expression analysis'和表1
Nrf-2敲低
siRNA浓度,转染试剂Lipofectamine 3000用量,细胞密度(70,000细胞/孔),转染时间(24小时),LN-53处理浓度(1–5 µM)和处理时间(6小时)
阅读提示:Methods中的'SiRNA transient transfection'
蛋白分析
细胞密度(500,000细胞/孔),LN-53浓度(1、2.5、5 µM),处理时间(1和3小时),抗体稀释比(HO-1和NQO1 1:500,β-actin 1:5000)
阅读提示:Methods中的'Protein extraction from nuclear and cytosolic fractions'、'Nrf-2 activation assay'、'Western blot analysis'
细胞因子检测
ELISA试剂盒货号,样品收集时间(6小时),LN-53浓度(1–10 µM),是否用TBHP刺激
阅读提示:Methods中的'Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)'