右美托咪定通过激活AMPK/SIRT1信号通路增强自噬保护脓毒症肝损伤

Dexmedetomidine Protects Against Septic Liver Injury by Enhancing Autophagy Through Activation of the AMPK/SIRT1 Signaling Pathway.

作者信息Qing Yu, Liying Zou, Xiu Yuan, Fang Fang, Feng Xu
PMID33981237
发布时间2021-04-26
DOI10.3389/fphar.2021.658677

实验完整度

包含体内小鼠CLP模型验证和体外L-02细胞损伤模型验证两个独立证据层级,并包含功能验证(存活率、肝功能)和机制验证(自噬通路蛋白、SIRT1抑制剂实验)。

主要模型

C57BL/6小鼠CLP诱导的脓毒症肝损伤模型 L-02人正常肝细胞系D-GalN/LPS诱导的肝细胞损伤模型

重点核对

CLP手术操作和组别设置(CON、CLP、CLP+DEX) DEX给药剂量和给药途径(20 μg/kg,腹腔注射,0、2、4小时) 取样时间点(6、12、24小时) L-02细胞损伤模型条件(D-GalN 10 mM/LPS 10 ng/ml) SIRT1抑制剂EX527处理浓度(10 μM)

摘要

背景:肝损伤是脓毒症的严重并发症之一。既往研究表明右美托咪定(DEX)可减轻盲肠结扎穿刺(CLP)诱导的肝损伤。然而,DEX对脓毒症诱导的肝损伤的保护作用是否与自噬相关尚不清楚。方法:小鼠(n=105)被随机分为以下各组:(i)CON组(假手术);(ii)CLP组(CLP诱导的肝损伤+生理盐水);(iii)CLP+DEX组(CLP诱导的肝损伤+DEX)。采用CLP建立脓毒症肝损伤小鼠模型。在CLP术后0、2、4小时腹腔注射DEX或生理盐水。计算120小时内的死亡率。在每组6、12、24小时测定丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和炎性细胞因子水平。采用苏木精-伊红染色检测各组小鼠肝细胞形态学变化。使用蛋白质印迹法检测三组小鼠中自噬相关蛋白LC3II、Beclin-1、p62和LAMP-2的水平。使用免疫荧光检测LC3II的表达。使用透射电子显微镜(TEM)观察肝组织中的自噬体和自噬体-溶酶体。最后,使用蛋白质印迹法检测DEX对AMPK/SIRT1通路相关蛋白水平的影响。同时,我们使用感染mRFP-GFP-LC3腺病毒的L0-2细胞进一步分析SIRT1在DEX诱导的肝损伤模型自噬中的作用。结果:DEX显著提高了脓毒症小鼠早期的存活率,并改善了脓毒症肝损伤的病理。CLP诱导的脓毒症小鼠肝脏中自噬相关蛋白、磷酸化(p)-AMPK/AMPK和SIRT1的水平在CLP后12小时达到峰值,并在24小时显著下降。在CLP+DEX组中,自噬相关蛋白、p-AMPK/AMPK和SIRT1的水平升高,而炎性细胞因子在24小时下降。在CLP+DEX组的不同时间点清楚观察到自噬体结构。在体外肝细胞损伤模型中,SIRT1抑制剂显著增加了细胞内ROS水平,并逆转了DEX对自噬流的作用。结论:我们证明了一种新机制,其中DEX通过调节SIRT1/AMPK通路增强自噬,从而减轻CLP诱导的肝损伤中的炎症反应,保护CLP诱导的肝损伤。

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
DEX对脓毒症诱导的肝损伤的保护作用是否与自噬相关,及其潜在机制是否涉及AMPK/SIRT1通路。
核心机制
DEX通过激活AMPK/SIRT1信号通路增强自噬,进而减轻脓毒症肝损伤的炎症反应。
主要证据
CLP小鼠模型显示DEX改善存活率和肝功能,升高自噬蛋白LC3II、Beclin-1和p-AMPK/AMPK、SIRT1水平;体外L-02细胞实验显示SIRT1抑制剂EX527逆转DEX诱导的自噬流,并增加ROS水平。
研究意义
研究表明DEX通过增强自噬减轻脓毒症肝损伤,为脓毒症的治疗提供了潜在策略。

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

建立脓毒症肝损伤小鼠模型及DEX治疗

验证DEX对脓毒症肝损伤的保护作用(存活率、病理和肝功能)

对C57BL/6小鼠进行CLP手术诱导脓毒症肝损伤,术后0、2、4小时腹腔注射DEX(20 μg/kg)或生理盐水,120小时内观察存活率,并于6、12、24小时取样检测肝功能和炎症因子。

2

检测肝组织病理和自噬水平变化

观察DEX对肝脏病理和自噬水平(LC3II、Beclin-1、p62、LAMP-2)的影响

通过H&E染色观察肝组织形态,免疫荧光检测LC3II表达,Western blot检测自噬相关蛋白水平,TEM观察自噬体和自噬溶酶体。

3

检测AMPK/SIRT1通路蛋白表达

探讨DEX是否通过AMPK/SIRT1通路影响自噬

通过Western blot检测肝组织中p-AMPK、AMPK、SIRT1蛋白水平,并通过免疫组化检测SIRT1的表达和定位。

4

建立体外肝细胞损伤模型及DEX干预

在体外验证DEX对肝细胞损伤的保护作用,及SIRT1的作用

使用L-02肝细胞,以D-GalN/LPS建立损伤模型,用CCK-8检测细胞活力,确定DEX干预浓度,并检测ROS水平。

5

SIRT1抑制实验验证机制

验证SIRT1在DEX诱导自噬和保护作用中的必要性

在L-02细胞损伤模型中,加入SIRT1抑制剂EX527,检测自噬流(通过mRFP-GFP-LC3腺病毒转染)和ROS水平,评估DEX效应是否被逆转。

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
ALT/AST商业试剂盒Neobioscience, Jiancheng Bioengineering Institute--
ELISA试剂盒Neobioscience--
抗LC3II抗体Cell Signaling Technology (CST)--
Alexa Fluor 555偶联二抗Beyotime Institute of Biotechnology--
DAPIBeyotime Institute of Biotechnology--
抗SIRT1抗体Proteintech13161-1-AP
Polink-1 HRP DAB检测系统ZSGB-BIO--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
脂多糖(055:B5)Sigma-Aldrich--
D-半乳糖胺Sigma-AldrichG1639
细胞计数试剂盒-8MedChemExpress--
DCFH-DA荧光探针----
mRFP-GFP-LC3腺病毒GenechemGV540
抗LC3II抗体CST#2775
抗Beclin-1抗体CST#3738
抗p62抗体GeneTexGTX100685
抗LAMP-2抗体AbwaysCY5518
抗AMPK抗体CST#5832
抗p-AMPK抗体CST#2535
抗SIRT1抗体CST#9475
抗GAPDH抗体GeneTexGTX100118
HRP偶联二抗GeneTexGTX213110-01
ECL Western印迹检测试剂Millipore--

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
小鼠品系、性别、年龄、体重、CLP手术具体步骤、DEX剂量及给药途径
阅读提示:见Materials and Methods中的‘Animals, Cecal Ligation and Puncture Surgery, and Treatment’部分
给药时间与剂量
DEX剂量(20 μg/kg)、给药途径(腹腔注射)、CLP术后给药时间(0、2、4小时)
阅读提示:见Methods中‘Animals, Cecal Ligation and Puncture Surgery, and Treatment’部分
体内取样时间点
取样时间点(6、12、24小时)
阅读提示:见Methods和Figure Legends(图1、2、3)
体外细胞损伤模型
L-02细胞系来源、D-GalN和LPS浓度(10 mM和10 ng/ml)、DEX处理浓度(1 μM)
阅读提示:见Methods中‘Cell Culture and Treatments’部分
SIRT1抑制实验
EX527浓度(10 μM)、自噬流检测方法(mRFP-GFP-LC3腺病毒)、观察时间点(24、48小时)
阅读提示:见Methods中‘Double-Labeled Adenovirus mRFP-GFP-LC3 Transfection and Autophagy Detection’部分
统计分析
样本量(每组动物数)、统计方法(one-way ANOVA, Tukey's test, Kaplan-Meier)、显著性水平(p<0.05)
阅读提示:见Methods中‘Statistical Analysis’部分