铁死亡抑制剂ferrostatin-1在小胶质细胞中抑制炎症因子TNF-α并调控少突胶质前体细胞的坏死性凋亡

Inhibition of inflammatory factor TNF-α by ferrostatin-1 in microglia regulates necroptosis of oligodendrocyte precursor cells.

作者信息Zhi Chai, Teng Ma, Yunhong Li, Qiuyuan Chen, Yali Kang, Jinping Sun, Tao Peng, Nina Wang, Chengjun Yu, Lijuan Wang, Xiaolin Hou, Wei Wang, Yin Wang
PMID37384932
发布时间2023-08-24
DOI10.1097/WNR.0000000000001928

实验完整度

包含体外细胞实验(BV2、OPC共培养)及功能验证(CCK-8、铁死亡标志物、坏死性凋亡通路蛋白检测),但缺乏体内实验验证。

主要模型

BV2小胶质细胞系 OPC细胞系 BV2-OPC共培养模型

重点核对

BV2细胞使用1 µM Fer-1处理 脂多糖刺激BV2细胞24小时 上清液培养OPC 24小时 Western blot检测GPX4、TNF-α、RIPK1、RIPK3、MLKL及其磷酸化水平 RT-qPCR检测GPX4、TNF-α、RIPK1 mRNA表达

摘要

目的:周围环境的炎症是导致髓鞘相关疾病中少突胶质前体细胞(OPCs)丢失或损伤的主要原因。脂多糖激活的小胶质细胞可释放多种炎症因子,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)。OPC死亡的方式之一是坏死性凋亡,其可由死亡受体配体TNF-α通过激活受体相互作用蛋白激酶1(RIPK1)/RIPK3/混合谱系激酶结构域样蛋白(MLKL)信号通路触发。本研究探讨抑制小胶质细胞铁死亡是否可通过减少TNF-α的释放来减轻OPC的坏死性凋亡。方法:脂多糖和Fer-1刺激BV2细胞。通过western blot和实时定量PCR检测GPX4和TNF-α的表达;通过试剂盒测定丙二醛、谷胱甘肽、铁和活性氧。脂多糖刺激BV2细胞后,取上清液培养OPC。通过western blot检测RIPK1、p-RIPK1、RIPK3、p-RIPK3、MLKL和p-MLKL的蛋白表达水平。结果:脂多糖处理可通过降低铁死亡标志物GPX4诱导小胶质细胞铁死亡,而铁死亡抑制剂Fer-1可显著增加GPX4水平。Fer-1可阻止脂多糖诱导的BV2细胞氧化应激和铁浓度升高,并减轻线粒体损伤。结果表明,Fer-1可下调脂多糖诱导的小胶质细胞TNF-α的释放,并通过显著降低RIPK1、p-RIPK1、MLKL、p-MLKL、RIPK3和p-RIPK3的表达水平来减轻OPC的坏死性凋亡。结论:Fer-1可能是抑制炎症和治疗髓鞘相关疾病的潜在药物。

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
抑制小胶质细胞铁死亡是否可通过减少TNF-α释放来减轻OPC的坏死性凋亡?
核心机制
脂多糖诱导小胶质细胞铁死亡,导致TNF-α释放增加;TNF-α通过激活RIPK1/RIPK3/MLKL通路诱导OPC坏死性凋亡。Fer-1通过抑制铁死亡,下调TNF-α释放,从而减轻OPC坏死性凋亡。
主要证据
体外实验显示,脂多糖处理BV2细胞降低GPX4表达,增加氧化应激和铁水平;Fer-1可逆转这些变化,并降低TNF-α水平。BV2上清液培养OPC后,坏死性凋亡相关蛋白(RIPK1、RIPK3、MLKL及其磷酸化)表达升高,Fer-1处理可降低这些蛋白表达。
研究意义
Fer-1可能成为抑制炎症和治疗髓鞘相关疾病的潜在药物。

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

验证Fer-1对BV2细胞活力的影响

确定Fer-1的安全浓度范围

使用CCK-8法检测不同浓度Fer-1处理BV2细胞24小时后的细胞活力。

2

验证脂多糖诱导BV2细胞铁死亡及Fer-1的抑制作用

确定脂多糖能否诱导BV2细胞铁死亡,以及Fer-1是否抑制该过程

用脂多糖刺激BV2细胞,并联合Fer-1处理,检测GPX4蛋白和mRNA表达,以及丙二醛、谷胱甘肽、铁和活性氧水平。

3

评估Fer-1对脂多糖诱导BV2细胞炎症因子TNF-α释放的影响

检测Fer-1是否下调脂多糖诱导的TNF-α表达和释放

用脂多糖和Fer-1处理BV2细胞,通过western blot、qRT-PCR和ELISA检测TNF-α的表达和分泌。

4

验证脂多糖激活的BV2细胞可诱导OPC坏死性凋亡

验证炎症环境对OPC坏死性凋亡的诱导作用

用脂多糖刺激BV2细胞,取上清液培养OPC 24小时,检测RIPK1表达,并用Nec-1验证。

5

验证Fer-1通过抑制TNF-α减轻OPC坏死性凋亡

验证Fer-1是否通过抑制TNF-α来减轻OPC坏死性凋亡,并排除直接作用

用脂多糖和Fer-1处理BV2细胞,取上清液培养OPC,检测RIPK1、RIPK3、MLKL及其磷酸化水平;并用TNF-α和Fer-1直接处理OPC,检测RIPK1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
DMEM培养基Gibco220511
胎牛血清Gibco16140071
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
CCK-8试剂盒APExBIO Technology--
BCA蛋白定量试剂盒KeyGEN BioTECHKGP903
RIPK1抗体Cell Signaling Technology3493
p-RIPK1抗体Cell Signaling Technology53286
RIPK3抗体Cell Signaling Technology95702
p-RIPK3抗体Cell Signaling Technology91702
MLKL抗体Cell Signaling Technology37705
p-MLKL抗体Cell Signaling Technology37333
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
TNF-α抗体Cell Signaling Technology11948
GPX4抗体Abcamab125066
丙二醛检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1-2
还原型谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
铁检测试剂盒ApplygenE1042
活性氧检测试剂盒Dalian Meilun Biotechnology--
TNF-α酶联免疫吸附试剂盒Neobioscience TechnologyCo, Ltd.ADI-901-099
TRIzol试剂Tiangen BioTECHDP419
Transcriptor第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific4368814
SYBR Green预混液DBI BioscienceDBI-2220
ECL化学发光试剂盒----

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
BV2和OPC细胞培养条件:DMEM+10%FBS,37°C,5% CO2
阅读提示:Materials and methods 中 Cell culture 部分
药物处理
Fer-1浓度1 µM;脂多糖浓度未明确说明
阅读提示:Results 中 The effects of Fer-1 and Fer-1 alleviates... 部分,但脂多糖浓度未在文中给出
氧化应激检测
丙二醛、谷胱甘肽、铁和ROS检测方法及对应波长
阅读提示:Methods 中 Evaluation of malondialdehyde, glutathione, and iron levels 和 Evaluation of reactive oxygen species level
Western blot
一抗稀释比例(1:1000),二抗稀释比例(1:7000),蛋白上样量30 μg
阅读提示:Methods 中 Western blot 部分
RT-qPCR
引物序列、循环条件(95°C 2min;30 cycles 95°C 10s, 58°C 30s, 72°C 30s)
阅读提示:Methods 中 Quantitative real-time PCR 部分