等离子体激活培养基通过PPARγ/TGF-β1/SMAD3通路抑制上皮-间质转化并改善肠道纤维化

Plasma-activated media inhibits epithelial-mesenchymal transition and ameliorates intestinal fibrosis through the PPARγ/TGF-β1/SMAD3 pathway.

作者信息Yi You, Yaping Shen, Yan Yang, Xiaoyang Wei, Yuheng Zhou, Foxing Tan, Longcheng Deng, Haolin Du, Sen Wang, Cheng Wang, Yan Huang
PMID41124177
期刊PLoS One
发布时间2025-10-22
DOI10.1371/journal.pone.0335225

实验完整度

包含DSS诱导小鼠肠纤维化模型、TGF-β1诱导IEC-6细胞EMT模型、GW9662抑制剂回复实验及组织病理、分子检测等多层级验证,功能验证和机制验证明确。

主要模型

C57BL/6小鼠DSS诱导肠道纤维化模型 IEC-6大鼠肠隐窝上皮细胞 TGF-β1诱导IEC-6细胞EMT模型 小鼠体内PAM干预模型

重点核对

PAM的制备条件:氩气300 mL/min,脉冲电压7 kV,处理10分钟,距离3 mm,PBS pH 7.0-7.2 DSS诱导模型中,2.5% DSS,5天给药,7天恢复,重复3个循环 PAM腹腔注射剂量:H-PAM为原液,M-PAM为稀释1倍,L-PAM为稀释2倍(100 μL) 5-ASA给药剂量为200 mg/kg,作为阳性对照 体内和体外实验均需检测PPARγ、TGF-β1、SMAD3、EMT标志物及纤维化标志物的表达

摘要

炎症性肠病常并发肠腔狭窄,而肠道纤维化是导致其发展的核心病理过程。目前,尚无有效药物可预防或改善肠道纤维化。既往研究表明,PAM(等离子体激活培养基)通过调节PPARγ/TGF-β1轴抑制上皮-间质转化(EMT)并改善皮肤纤维化。然而,PAM能否改善肠道纤维化尚不清楚。我们使用梯度浓度的PAM干预葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠肠道纤维化模型,以评估其缓解纤维化的作用并探索具体分子机制。此外,我们使用PAM干预TGF-β1诱导的大鼠肠隐窝上皮细胞(IEC-6)EMT和纤维化体外模型,以进一步探索PAM改善肠道纤维化的分子机制。我们发现PAM通过PPARγ/TGF-β1/SMAD信号通路抑制上皮-间质转化,从而改善肠道纤维化。

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
PAM能否改善肠道纤维化及其分子机制是否与PPARγ/TGF-β1/SMAD3通路调控EMT有关?
核心机制
PAM通过上调PPARγ表达、下调TGF-β1/SMAD3信号通路,抑制EMT过程,从而改善肠道纤维化。
主要证据
在DSS诱导的小鼠肠纤维化模型中,PAM降低了纤维化标志物COL1A1和α-SMA的表达,增加了PPARγ并降低了TGF-β1和SMAD3水平;在TGF-β1诱导的IEC-6细胞模型中得到一致结果,且GW9662抑制PPARγ部分逆转了PAM的效果。
研究意义
PAM可作为治疗肠道纤维化的新策略,为拓展其在基础医学研究中的应用提供理论依据。

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

PAM制备与活性成分检测

制备PAM并检测其长期活性成分(H2O2、NO3-、NO2-),以确保实验所用PAM具有稳定的生物学效应。

使用冷等离子体装置处理PBS,以氩气为工作气体,流量300 mL/min,脉冲电压7 kV,处理10分钟;使用紫外分光光度计测定H2O2、NO3-、NO2-浓度。

2

动物实验:DSS诱导肠纤维化模型及PAM干预

在体内评估PAM对DSS诱导的肠道纤维化的改善作用及安全性。

C57BL/6小鼠随机分为6组,除对照组外,给予2.5% DSS饮水5天,后7天正常饮水,重复3个循环;建模第2天起,治疗组腹腔注射不同浓度PAM(100 μL),阳性对照组灌胃5-ASA(200 mg/kg);观察体重、DAI评分,结肠长度,血清TNF-α和IL-6水平,结肠组织HE和Masson染色,并检测心肝肺肾等主要脏器毒性。

3

细胞实验:TGF-β1诱导IEC-6细胞EMT及PAM干预

在体外验证PAM对TGF-β1诱导的IEC-6细胞EMT和纤维化的抑制作用。

IEC-6细胞用不同浓度TGF-β1和PAM处理,CCK8检测细胞活性;用10 ng/mL TGF-β1诱导EMT,同时加入2%、4%、6% PAM处理48小时,检测细胞形态、增殖、迁移,以及EMT和纤维化标志物的表达。

4

机制验证:PPARγ抑制剂GW9662回复实验

验证PAM的作用是否依赖于PPARγ,从而确认PPARγ/TGF-β1/SMAD3通路在PAM改善肠道纤维化中的作用。

在TGF-β1和6% PAM处理的基础上,加入GW9662(10 μM)共处理48小时,观察细胞形态、增殖、迁移及分子标志物变化。

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
转化生长因子-β1PeproTech--
GW9662MCE22978-25-2
α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
PPARγ抗体Proteintech16643-1-AP
TGF-β1抗体Proteintech26155-1-AP
Tubulin抗体Proteintech10094-1-AP
SMAD3抗体Abcamab84177
磷酸化SMAD3抗体Abcamab52903
GAPDH抗体ServicebioGB11002-100
β-actin抗体ABclonalACD26
抗兔二抗SABL3012
高糖DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素溶液----
胰岛素----
葡聚糖硫酸钠Yeasen Biotechnology60316ES60
5-氨基水杨酸----
TNF-α ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
IL-6 ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
RIPA裂解液Epizyme BiotechPC101
蛋白酶抑制剂Epizyme BiotechGRF101
磷酸酶抑制剂Epizyme BiotechGRF102
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0012
上样缓冲液Epizyme BiotechLT101S
RNA提取试剂盒Vazyme BiotechRC112
cDNA合成试剂盒Vazyme BiotechR223
实时荧光定量PCR仪ABI7500
CCK8试剂APExBIO TechnologyK1018
GraphPad Prism----
冷等离子体装置----

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
PAM制备
气体种类(氩气)及流量(300 mL/min)、脉冲电压(7 kV)和处理时间(10分钟)、等离子体源与液面距离(3 mm)、PBS体积(30 mL)和pH(7.0-7.2)
阅读提示:见Methods 2.2 Preparation of PAM
DSS诱导小鼠肠纤维化模型
小鼠品系(C57BL/6,6-8周龄,雄性)、体重约23g、DSS浓度(2.5%)、给药周期(5天DSS+7天恢复,重复3个循环)、饲养条件(SPF级)
阅读提示:见Methods 2.3 Animal experiments
PAM体内给药
PAM浓度(H-PAM原液、M-PAM稀释1倍、L-PAM稀释2倍)、给药方式(腹腔注射100 μL)、给药开始时间(DSS给药第2天)、5-ASA剂量(200 mg/kg)
阅读提示:见Methods 2.3 Animal experiments
细胞系与培养条件
IEC-6细胞来源(中乔新舟,货号ZQ0783)、培养基(高糖DMEM+10% FBS+1%青霉素-链霉素+0.01 mg/mL胰岛素)、培养环境(37°C,5% CO2)
阅读提示:见Methods 2.4 Cell culture
TGF-β1诱导IEC-6细胞EMT模型
TGF-β1浓度(10 ng/mL)、PAM浓度(2%、4%、6%)、处理时间(48小时)、细胞接种密度(6孔板2×10^5/孔)、无血清饥饿时间(24小时)
阅读提示:见Methods 2.5 Cell treatment
GW9662抑制剂实验
GW9662浓度(10 μM)、处理时间(48小时)、PAM浓度(6%)、TGF-β1浓度(10 ng/mL)
阅读提示:见Methods 2.5 Cell treatment和2.10 Cell proliferation assay
分子检测
Western blot:组织量(50 mg)、细胞处理时间(48小时)、裂解液比例(RIPA:蛋白酶抑制剂:磷酸酶抑制剂=100:1:1)、离心条件(8000 g 10分钟)、蛋白定量;RT-qPCR:组织量(30 mg)、引物序列(见补充表S2和S3)
阅读提示:见Methods 2.8 Western blot和2.9 Real-time quantitative PCR