黄芪甲苷通过激活Keap1/Nrf2/HO-1通路减轻慢性前列腺炎:抑制铁死亡和增强抗氧化防御

Astragaloside IV Attenuates Chronic Prostatitis by Activating Keap1/Nrf2/HO-1 Pathway: Suppressing Ferroptosis and Enhancing Antioxidant Defense.

作者信息Jintao Shi, Yang Xuan, Qinyu Zhang, Jiangtao Chen, Weihan Zhu, Hao Zhang, Yue Duan
PMID40761383
发布时间2025-07-29
DOI10.2147/JIR.S527722

实验完整度

研究包含体内EAP大鼠模型和体外RWPE-1细胞模型两个独立证据层级,并进行了功能验证(细胞活力、LDH)和机制验证(Western blot、RT-qPCR、免疫荧光、分子对接及Nrf2抑制剂回复实验)。

主要模型

EAP大鼠模型(CFA+前列腺抗原诱导) RWPE-1人前列腺上皮细胞(LPS诱导)

重点核对

AS-IV剂量(10、20、40 mg/kg/d,灌胃15天)及给药时间(day 28至42) LPS浓度1 μg/mL,处理24小时 AS-IV处理浓度20 μM,处理24小时 铁死亡抑制剂Ferrostatin-1(200 μM)和Nrf2抑制剂ML385(5 μM)的使用 动物分组及样本量(每组n=6)

摘要

背景:慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征(CP/CPPS)是一种病因复杂、治疗选择有限的慢性炎症性疾病,与氧化应激密切相关并调节细胞死亡。铁死亡——一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性细胞死亡——通过同时触发线粒体凋亡和NLRP3炎症小体激活而加剧CP/CPPS炎症,而Keap1/Nrf2/HO-1轴是连接铁死亡、凋亡和炎症细胞死亡通路的核心调节因子。黄芪甲苷(AS-IV)是黄芪的主要生物活性成分,已在泌尿科治疗中确立临床应用并具有良好的药代动力学特性,由于其独特的双相调节作用而被优先于结构类似物:增强Nrf2核转位而不抑制NF-κB介导的免疫监视。然而,AS-IV与CP/CPPS中铁死亡抑制相关的调节机制仍不清楚。患者与方法:本研究旨在探讨黄芪甲苷(黄芪的主要生物活性成分)通过Keap1/Nrf2/HO-1通路抑制铁死亡来治疗CP/CPPS的治疗潜力。使用完全弗氏佐剂(CFA)建立大鼠CP/CPPS模型,动物分为正常对照组、EAP组和AS-IV高/中/低剂量组,每天治疗持续四周。此外,用脂多糖(LPS)诱导人前列腺上皮细胞(RWPE-1)炎症模型,细胞分为对照组、LPS组、AS-IV中剂量组、铁死亡抑制剂组和Nrf2抑制剂+AS-IV中剂量组。结果:AS-IV改善前列腺组织炎症和纤维化,降低脂质过氧化标志物丙二醛(MDA)水平,并增强抗氧化指标,包括谷胱甘肽(GSH)含量和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)活性。Western blotting和免疫组织化学分析进一步证实,AS-IV通过抑制Keap1表达、促进Nrf2核转位和上调血红素加氧酶-1(HO-1)蛋白水平来激活抗氧化通路。同时,促炎细胞因子水平,包括肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6),显著降低。结论:这是首次证明AS-IV通过Keap1/Nrf2/HO-1轴抑制铁死亡来减轻III型CP病理损伤的研究,从而为基于天然产物的多靶点治疗策略的开发提供实验证据。

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
AS-IV是否能通过抑制铁死亡来减轻CP/CPPS病理损伤,其机制是否涉及Keap1/Nrf2/HO-1通路?
核心机制
AS-IV通过抑制Keap1表达,促进Nrf2核转位,上调HO-1和GPX4等抗氧化基因,抑制脂质过氧化和铁积累,从而抑制铁死亡,减轻炎症和氧化应激。
主要证据
在EAP大鼠模型中,AS-IV治疗减轻了前列腺组织炎症和纤维化,降低MDA和铁离子水平,升高GSH、SOD和GPX4活性;在LPS诱导的RWPE-1细胞中,AS-IV恢复了细胞活力,降低了ROS、LDH和铁离子,上调Nrf2/HO-1/GPX4表达,且Nrf2抑制剂ML385阻断其保护效应。
研究意义
本研究首次证明AS-IV通过Keap1/Nrf2/HO-1轴抑制铁死亡以减轻CP/CPPS,为慢性炎症性疾病的多靶点治疗策略提供实验依据,并表明AS-IV可能成为难治性CP/CPPS的候选药物。

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

EAP大鼠模型建立与药物干预

建立慢性前列腺炎动物模型并评估AS-IV的治疗效果

使用CFA-PAg乳剂皮下注射免疫大鼠两次(day 0和28)建立EAP模型,从day 28起每天灌胃AS-IV(10、20、40 mg/kg)或溶剂,持续15天,day 42处死。

2

前列腺组织病理学评估

评估AS-IV对EAP大鼠前列腺组织炎症和纤维化的影响

前列腺组织经4%多聚甲醛固定、石蜡包埋、切片,进行H&E染色,使用半定量评分系统评估炎症浸润、腺泡结构等病理变化。

3

氧化应激与铁死亡标志物检测

检测AS-IV对血清和组织中氧化应激及铁死亡标志物的影响

采集血清测定SOD活性和MDA含量,使用试剂盒检测GSH水平和LDH活性,测定铁离子浓度,评估脂质过氧化和铁积累情况。

4

Western blot和免疫组织化学/IHC/IF检测蛋白表达

评估AS-IV对Keap1/Nrf2/HO-1通路及铁死亡相关蛋白表达的影响

提取前列腺组织和细胞蛋白进行Western blot,检测Keap1、Nrf2、HO-1、GPX4、FTH1、xCT、TNF-α等表达;前列腺组织进行IHC和IF染色,检测Nrf2表达和定位;细胞进行IF检测Nrf2/Keap1共定位。

5

分子对接分析

预测AS-IV与Keap1和Nrf2的结合模式

从PubChem获取AS-IV结构,从PDB获取蛋白结构,使用Schrödinger软件进行Glide标准精度对接,并用PyMol可视化结果。

6

LPS诱导的RWPE-1细胞炎症模型建立与药物处理

建立体外炎症模型并评估AS-IV对细胞活力、氧化应激和铁死亡的影响

RWPE-1细胞用LPS(1 μg/mL)处理24小时诱导炎症,然后用AS-IV(20 μM)、Ferrostatin-1(200 μM)或ML385(5 μM)+AS-IV处理,检测细胞活力(CCK-8)、LDH释放、GSH水平、ROS积累、铁离子浓度和蛋白表达。

7

RT-qPCR验证Nrf2通路基因表达

验证AS-IV对Nrf2通路相关基因mRNA水平的影响

提取细胞RNA,逆转录为cDNA,用SYBR Green进行qPCR,检测Keap1、Nrf2、GPX4、HO-1等基因表达,以β-actin为内参,用ΔΔCt法分析。

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
完全弗氏佐剂Sigma-Aldrich--
黄芪甲苷Macklin84687-43-4
ML385MedChemExpressHY-100523
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
ErastinMedChemExpressHY-15763
MDA检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0131S
SOD检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0101S
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC0018S
CCK-8试剂盒Beyotime BiotechnologyC0039
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
细胞亚铁比色检测试剂盒ElabscienceE-BC-K881-M
脂多糖SigmaL2880
RWPE-1细胞ScienCellSTM-CL-5405
抗Nrf2抗体Cell Signaling Technology12721
抗Keap1抗体Cell Signaling Technology8047
抗xCT抗体Cell Signaling Technology98051
抗GPX4抗体Cell Signaling Technology52455
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
抗HO-1抗体Proteintech10701-1-AP
抗FTH1抗体Proteintech83428-1-RR
抗TNF-α抗体Proteintech83721-7-RR
HRP标记的山羊抗小鼠二抗ProteintechRGAM001
抗Nrf2抗体(IHC)Abcamab137550
HRP标记二抗ServicebioGB23303
DAB显色剂DAKOK3468
RPMI-1640培养基Gibco31800022
胎牛血清Gibco10270106
青霉素-链霉素Gibco15140122
L-谷氨酰胺Gibco25030081
杜氏磷酸盐缓冲液Gibco14190144
胰蛋白酶-EDTAGibco25200072
Steadypure RNA提取试剂盒Accurate BiologyAG11728
HiScript III逆转录预混液VazymeR323-01
SYBR Green Pro Taq HS预混液DBI BioscienceDBI-2213
牛血清白蛋白SolarbioA8020
Triton X-100SigmaT9284
驴血清Jackson017-000-121
CoraLite 488标记二抗ProteintechSA00013-2
DAPISigmaD9542
RIPA裂解液----
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物Beyotime BiotechnologyP0013B
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23227
PVDF膜MilliporeIPFL00010
ECL Plus底物Thermo Fisher35055
旋转切片机LeicaRM2235
尼康Eclipse Ti倒置显微镜Nikon--
CO2培养箱Thermo ScientificForma
SpectraMax i3x酶标仪Molecular Devices--
NanoDrop 2000Thermo Scientific--
QuantStudio 6 Pro实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
尼康A1R共聚焦显微镜Nikon--

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
动物模型建立与给药
EAP模型建立:CFA-PAg乳剂注射量(300 μg/rat)、免疫时间点(day 0和28);AS-IV剂量(10/20/40 mg/kg/day)、给药途径(口服灌胃)、给药周期(15天);溶剂(10% DMSO + 90% 20% SBE-β-CD/saline);动物分组和样本量(每组n=6)
阅读提示:Materials and Methods: Animal Treatment; Results: Figure 1A
细胞培养与处理
RWPE-1细胞培养条件(培养基、FBS浓度、CO2浓度);LPS浓度(1 μg/mL)和处理时间(24小时);AS-IV浓度(20 μM)和处理时间(共处理24小时);Ferrostatin-1浓度(200 μM);ML385浓度(5 μM)
阅读提示:Materials and Methods: Cell Lines and Culture; Cell Viability Assay; Results: Figure 4和图5图注
氧化应激和铁死亡指标检测
SOD活性、MDA含量、GSH水平、LDH活性、铁离子浓度的检测试剂盒及具体操作步骤;ROS检测的探针浓度(DCFH-DA 10 μM)和孵育时间(20分钟)
阅读提示:Materials and Methods: Detection of Intracellular ROS Levels; Estimation of Oxidative Stress; LDH Release Assay; Glutathione Level Assay
蛋白表达检测
Western blot实验条件:蛋白上样量(20 μg)、一抗稀释比例、二抗稀释比例(1:5000)、显色方法;免疫组化抗体稀释(anti-Nrf2 1:100)、抗原修复条件(柠檬酸盐缓冲液,95°C 20分钟);免疫荧光抗体稀释(anti-Nrf2 1:200)、孵育时间和温度
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry; Immunofluorescence Assay; Western Blotting Assay
基因表达检测
RT-qPCR反应条件(退火温度60°C,循环数40)、引物序列(表1)、内参基因(β-actin)、相对定量方法(ΔΔCt)
阅读提示:Materials and Methods: RT-qPCR; Table 1