C1q/TNF相关蛋白4通过下调NF-κB信号和小胶质细胞激活恢复瘦素敏感性

C1q/TNF-related protein 4 restores leptin sensitivity by downregulating NF-κB signaling and microglial activation

作者信息Liu Ye, Gongwei Jia, Yuejie Li, Ying Wang, Hong Chen, Lehua Yu, Dandong Wu
PMID34275474
发布时间2021-07-18
DOI10.1186/s12974-021-02167-2

实验完整度

包含体内(DIO小鼠模型)和体外(BV-2小胶质细胞)实验,验证了功能(食物摄入、瘦素敏感性)和机制(NF-κB信号、小胶质细胞激活)

主要模型

C57BL/6小鼠饮食诱导肥胖模型 BV-2小胶质细胞系

重点核对

腺病毒介导的CTRP4过表达(Ad-CTRP4,3 μL,10^10 pfu)经脑室内注射 高脂饮食诱导肥胖模型(60% kcal来自脂肪,持续20周) 瘦素敏感性检测(3 μg/只瘦素脑室内注射) 棕榈酸处理BV-2细胞(100 μM,24小时) CTRP4蛋白处理浓度(2.5, 5, 10 μg/ml)

摘要

目的:C1qTNF相关蛋白4(CTRP4)在下丘脑发挥作用,调节饮食诱导肥胖小鼠的食物摄入,并已被证明对巨噬细胞具有抗炎作用。由于高脂饮食诱导的小胶质细胞激活和下丘脑炎症损害瘦素信号并增加食物摄入,我们旨在探讨CTRP4的厌食作用与DIO小鼠下丘脑炎症抑制之间的潜在联系。方法:使用腺病毒介导的下丘脑CTRP4过表达模型,我们研究了CTRP4对饮食诱导肥胖小鼠食物摄入和下丘脑瘦素信号通路的影响。此外,通过Western blotting和ELISA检测了中枢和血浆促炎细胞因子,包括TNF-α和IL-6。还检测了体内下丘脑NF-κB信号级联和小胶质细胞激活的变化。另外,在CTRP4干预后,研究了BV-2细胞中NF-κB信号和促炎因子。结果:我们发现,在CTRP4过表达后,DIO小鼠的食物摄入减少,而瘦素信号显著改善。中枢Ad-CTRP4给药降低了中枢和外周TNF-α和IL-6水平。下丘脑NF-κB信号和小胶质细胞激活也显著抑制。此外,在CTRP4干预后,BV-2细胞中NF-κB信号被抑制,这与TNF-α和IL-6产生减少一致。结论:我们的数据表明,CTRP4通过抑制NF-κB依赖的小胶质细胞激活和下丘脑炎症逆转瘦素抵抗。

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
CTRP4能否通过抑制下丘脑炎症(特别是小胶质细胞激活和NF-κB信号)来恢复瘦素敏感性并减少食物摄入?
核心机制
CTRP4通过抑制NF-κB信号通路,减少小胶质细胞激活,从而抑制下丘脑炎症,恢复瘦素敏感性并减少食物摄入。
主要证据
在DIO小鼠中,脑室内注射Ad-CTRP4降低食物摄入,恢复leptin诱导的STAT3和JAK2磷酸化,减少TNF-α和IL-6水平,抑制NF-κB信号(p-P65, p-IKKα/β)和小胶质细胞激活(Iba1, CD68)。在BV-2细胞中,CTRP4预处理剂量依赖性地抑制棕榈酸诱导的NF-κB信号和促炎细胞因子。
研究意义
靶向下丘脑小胶质细胞并通过脂肪因子可能减轻饮食诱导的代谢功能障碍,为肥胖治疗提供潜在靶点。

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

构建DIO小鼠模型和CTRP4过表达

建立饮食诱导肥胖模型,并通过脑室内注射腺病毒实现下丘脑CTRP4过表达,以研究其对能量平衡的影响。

C57BL/6小鼠喂食高脂饮食20周,然后脑室内注射Ad-CTRP4、Ad-GFP或生理盐水。检测下丘脑CTRP4表达。

2

观察食物摄入和体重变化

评估CTRP4过表达对DIO小鼠食物摄入和体重的影响。

监测7天内每日食物摄入和体重变化。

3

检测瘦素信号通路和神经肽表达

探究CTRP4过表达是否改善下丘脑瘦素敏感性并改变POMC和NPY表达。

通过Western blot和免疫荧光检测POMC、NPY、p-STAT3、p-JAK2和SOCS3的表达。

4

检测下丘脑和血浆炎症因子及小胶质细胞激活

评估CTRP4过表达对下丘脑炎症和小胶质细胞激活的影响。

检测下丘脑和血浆TNF-α和IL-6水平,通过Iba1和CD68免疫染色评估小胶质细胞数量和形态。

5

检测下丘脑NF-κB信号通路

研究CTRP4过表达对下丘脑NF-κB信号的影响。

通过Western blot检测p-P65、p-IKKα/β、p-IκBα水平及P65核转位,免疫荧光检测p-P65阳性细胞。

6

体外验证CTRP4对棕榈酸激活的BV-2小胶质细胞的作用

确认CTRP4直接抑制小胶质细胞激活和NF-κB信号。

BV-2细胞用不同浓度CTRP4预处理2小时,然后用棕榈酸处理24小时,检测CD11b、NF-κB信号和促炎细胞因子。

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
高脂饲料D12492Research Dietscatalog no. D12492
表达CTRP4的腺病毒----
表达GFP的对照腺病毒----
DMEM培养基Sigma-AldrichD6046
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
棕榈酸MCEN0830
二甲基亚砜----
重组小鼠CTRP4蛋白Novus Biologicals2137-TN-050
Iba1抗体Wako Pure Chemical Industries--
磷酸化P65 (Ser536)抗体Cell Signaling Technology3033
P65抗体Cell Signaling Technology8242
NPY抗体Cell Signaling Technology11976
POMC抗体Abcamab210605
CD68抗体Abcam53444
山羊抗小鼠IgG (DyLight 549)Abbkine--
山羊抗兔IgG (DyLight 488)Abbkine--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
尼康TE2000U显微镜NikonTE2000U
RIPA裂解液----
NE-PER核浆分离试剂盒Thermo Scientific--
PVDF膜----
磷酸化IKKα/β (Ser176/180)抗体Cell Signaling Technology2697
IKKα/β抗体Cell Signaling Technology2678
磷酸化IκBα (Ser32/36)抗体Cell Signaling Technology9246
CTRP4抗体Abcam36871
磷酸化JAK2抗体Abcam32101
磷酸化STAT3 (Tyr705)抗体Cell Signaling Technology9145
STAT3抗体Cell Signaling Technology9139
SOCS3抗体Cell Signaling Technology2932
TNF-α抗体Cell Signaling Technology11948
IL-6抗体Cell Signaling Technology12912
CD11b抗体Proteintech66519-1-1g
Lamin B1抗体Proteintech12987-1
Bio成像系统密度计Bio-Rad--
小鼠TNF-α ELISA试剂盒InvitrogenNo. 88-7324
小鼠IL-6 ELISA试剂盒InvitrogenNo. 88-7064
肝素----

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
DIO模型建立
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、年龄(6-8周)、体重(18-23g)、高脂饲料型号(D12492,60% kcal脂肪)、饲喂时长(20周)
阅读提示:Methods: Animals
脑室内注射
注射位点(第三脑室)、注射体积(3 μL)、病毒滴度(10^10 pfu)、流速(0.1 μL/min)、注射后分析时间点(72小时)
阅读提示:Methods: Stereotaxic cannulation
瘦素敏感性检测
注射时间(中枢干预后60小时)、禁食时长(12小时)、leptin剂量(3 μg/只)、取材时间(注射后15分钟)
阅读提示:Methods: Leptin sensitivity assay
细胞实验
细胞系(BV-2)、培养条件(DMEM+10% FBS+1% P/S)、预处理CTRP4浓度(2.5,5,10 μg/ml)、预处理时间(2小时)、棕榈酸浓度(100 μM)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments
免疫荧光与Western blot
一抗稀释比(1:500)、抗体来源(Cell Signaling Technology, Abcam等)、核浆分离方法(NE-PER kit)
阅读提示:Methods: Immunofluorescence analysis; Western blot analysis