帕罗西汀抑制反应性小胶质细胞介导的而非脂多糖诱导的原代星形胶质细胞炎症反应

Paroxetine suppresses reactive microglia-mediated but not lipopolysaccharide-induced inflammatory responses in primary astrocytes

作者信息Xiong Zhang, Lan-Bing Zhu, Jia-Hui He, Hong-Qiu Zhang, Shu-Ya Ji, Chao-Nan Zhang, Na-Na Hou, Chen-Ping Huang, Jian-Hong Zhu
PMID32024542
发布时间2020-02-05
DOI10.1186/s12974-020-1712-0

实验完整度

包含原代星形胶质细胞培养、条件培养基处理、Western blot、qPCR、ELISA、免疫荧光及细胞活力检测,并涉及NF-κB通路抑制剂验证,但缺乏体内模型验证。

主要模型

原代星形胶质细胞(新生ICR小鼠) BV2小胶质细胞系 SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞系

重点核对

原代星形胶质细胞分离自新生1-2天ICR小鼠大脑皮层,GFAP阳性率需超过95%。 M/Lps制备条件:BV2细胞经LPS(100 ng/mL)刺激2小时,随后更换无血清培养基继续培养24小时。 帕罗西汀预处理浓度及时间:浓度分别为1、3、5、10、20 μM,预处理30分钟。 NF-κB通路抑制剂PDTC使用浓度:20 μM,预处理2小时。 M/Lps刺激时间:Western blot检测信号通路为0-120分钟,mRNA表达检测为24小时。

摘要

背景:星形胶质细胞是大脑中最丰富的胶质细胞,介导炎症反应并为神经元提供营养支持。我们之前已发现帕罗西汀,一种常见的选择性5-羟色胺再摄取抑制剂,可改善LPS诱导的小胶质细胞活化。然而,帕罗西汀在星形胶质细胞反应中的作用仍不清楚。方法:分离的原代星形胶质细胞用帕罗西汀预处理,并用不同刺激物,脂多糖(LPS)或经LPS预激活的小胶质细胞条件培养基(M/Lps)刺激。评估了炎症和神经营养反应、潜在机制以及对神经元存活的影响。结果:帕罗西汀对LPS刺激的iNOS、TNF-α和IL-1β表达没有影响,但抑制了原代星形胶质细胞中M/Lps诱导的TNF-α和IL-1β表达。帕罗西汀抑制了M/Lps诱导的而非LPS诱导的NF-κB活化,并且对MAPKs和STAT3的活化没有影响。用所得的星形胶质细胞条件培养基孵育未引起SH-SY5Y细胞活力的变化。BDNF和MANF mRNA表达分别被M/Lps和帕罗西汀上调。然而,与微胶质细胞相比,星形胶质细胞中M/Lps或LPS诱导的NO、TNF-α和/或BDNF的细胞外释放量较少。结论:帕罗西汀部分通过抑制NF-κB通路改善反应性小胶质细胞介导的星形胶质细胞炎症反应,但对LPS刺激的星形胶质细胞活化没有影响。虽然帕罗西汀对继发性星形胶质细胞反应的影响与其对小胶质细胞先天免疫反应的影响相比并不显著,但这些结果共同可能提示帕罗西汀对神经炎症相关神经疾病如帕金森病的治疗潜力。

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
帕罗西汀对星形胶质细胞炎症反应的影响及其机制尚不清楚,本研究旨在探讨帕罗西汀对LPS诱导和反应性小胶质细胞介导的星形胶质细胞活化的作用。
核心机制
帕罗西汀部分通过抑制NF-κB通路(包括p65磷酸化和核转位)来抑制M/Lps诱导的星形胶质细胞炎症反应,但对MAPK和STAT3通路无影响。
主要证据
在原代星形胶质细胞中,帕罗西汀抑制M/Lps诱导的TNF-α和IL-1β mRNA表达及TNF-α释放,但未影响LPS诱导的炎症反应;帕罗西汀抑制M/Lps诱导的p65磷酸化和核转位,但未影响LPS诱导的p65核转位。
研究意义
帕罗西汀对反应性小胶质细胞介导的星形胶质细胞炎症反应的抑制作用,结合其对小胶质细胞活化的抑制,可能提示其在神经炎症相关神经疾病如帕金森病中的治疗潜力。

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

细胞培养与条件培养基制备

建立体外模型,模拟小胶质细胞对星形胶质细胞的旁分泌调控。

分离并培养原代星形胶质细胞,培养BV2小胶质细胞,并制备未经LPS刺激(M/C)和经LPS预激活(M/Lps)的微胶质细胞条件培养基,以及星形胶质细胞与M/C、M/Lps或LPS孵育后的条件培养基(A/MC、A/MLps、A/Lps)。

2

帕罗西汀对LPS诱导的星形胶质细胞炎症反应的影响

评估帕罗西汀是否能抑制LPS直接诱导的星形胶质细胞炎症反应。

用不同浓度帕罗西汀预处理星形胶质细胞,然后用LPS刺激,检测iNOS表达、NO产生、TNF-α和IL-1β mRNA表达及TNF-α释放。

3

帕罗西汀对M/Lps诱导的星形胶质细胞炎症反应的影响

评估帕罗西汀是否能抑制反应性小胶质细胞介导的星形胶质细胞炎症反应。

用不同浓度帕罗西汀预处理星形胶质细胞,然后用M/Lps刺激,检测NO产生、TNF-α和IL-1β mRNA表达及TNF-α释放。

4

机制探究:信号通路分析

探究帕罗西汀抑制M/Lps诱导的星形胶质细胞炎症反应的潜在分子机制。

用帕罗西汀预处理星形胶质细胞,然后用M/Lps刺激不同时间,通过Western blot检测MAPK、NF-κB和STAT3信号通路的激活情况;通过免疫荧光检测p65的核转位;使用PDTC抑制NF-κB通路,验证其对炎症因子表达的影响。

5

星形胶质细胞条件培养基对神经元存活的影响

评估经帕罗西汀处理后的星形胶质细胞条件培养基对神经元存活的影响。

用A/MC、A/MLps、A/Lps或LPS直接处理SH-SY5Y细胞,检测细胞活力。

6

神经营养因子表达检测

评估帕罗西汀和M/Lps对星形胶质细胞神经营养因子表达和释放的影响。

用帕罗西汀预处理星形胶质细胞,然后用M/C或M/Lps刺激,通过qPCR检测BDNF和MANF mRNA表达,通过ELISA检测培养基中BDNF浓度。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基GibcoC11995500BT
DMEM/F-12培养基GibcoC11330500BT
胎牛血清AusbianVS500T
青霉素/链霉素SolarbioP1400
胰蛋白酶-EDTA溶液Gibco25,200,056
多聚-L-赖氨酸----
脂多糖SigmaL4391
帕罗西汀SigmaP9623
Triton X-100----
牛血清白蛋白Beyotime--
GFAP抗体MilliporeMAB360
p65抗体Cell Signaling8242S
Alexa Fluor 488偶联抗小鼠IgG抗体Thermo FisherA11001
Alexa Fluor 555偶联抗兔IgG抗体Thermo FisherA21428
Hoechst 33258Thermo FisherH3569
MTTBeyotimeC0009
TRIzol试剂Invitrogen15596018
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR037A
SYBR Green SupermixBio-Rad1725260
TNF-α ELISA试剂盒R&D SystemsVAL609
BDNF ELISA试剂盒WestangF10200
Griess试剂I----
Griess试剂IIBeyotimeS0021
BCA试剂盒BeyotimeP0010
p-p65抗体Cell Signaling3031
p65抗体Cell Signaling3034
p-JNK1/2抗体Cell Signaling9251
JNK1/2抗体Cell Signaling9252
p-p38抗体Cell Signaling9211
p38抗体Cell Signaling9212
p-ERK1/2抗体Cell Signaling9101
ERK1/2抗体Cell Signaling9102
p-STAT3抗体Cell Signaling9145
STAT3抗体Cell Signaling12640
iNOS抗体Cell Signaling2977
β-actin抗体Cell Signaling4970
抗兔二抗Cell Signaling7074
抗鼠二抗Cell Signaling7076
LumiGLO®化学发光检测试剂盒Cell Signaling7003

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
原代星形胶质细胞分离与培养
新生1-2天ICR小鼠大脑皮层组织来源;0.25% Trypsin-EDTA消化15分钟;200 g离心5分钟;100 μm滤网过滤;poly-L-lysine包被;250 rpm摇床16小时;GFAP阳性细胞率需超过95%
阅读提示:Methods - Cell culture and primary astrocyte isolation
微胶质细胞条件培养基制备
BV2细胞接种密度2-3×10^6;LPS浓度100 ng/mL;LPS刺激时间2小时;血清饥饿后更换无血清培养基继续培养24小时;离心参数20,000 g 5分钟
阅读提示:Methods - Treatments and preparation of conditioned media
帕罗西汀处理与星形胶质细胞刺激
原代星形胶质细胞传代次数(3-5代);接种密度2-3×10^6每孔(6孔板);帕罗西汀预处理浓度(1、3、5、10、20 μM)及时间(30分钟);LPS浓度100 ng/mL;M/Lps刺激时间(24小时)
阅读提示:Methods - Treatments and preparation of conditioned media; Results - Effect of paroxetine on LPS-induced and M/Lps-induced inflammatory responses
信号通路机制验证
帕罗西汀浓度10 μM;预处理30分钟;M/Lps刺激时间点(0、15、30、60、120分钟);PDTC浓度20 μM及预处理时间2小时(用于NF-κB通路抑制验证)
阅读提示:Methods - Western blot analysis; Results - Paroxetine inhibits M/Lps-induced inflammatory responses partially through NF-κB pathway, Figures 5-8
神经元活力检测
SH-SY5Y细胞接种密度1×10^4每孔(96孔板);A/MC、A/MLps、A/Lps或LPS(100 ng/mL)处理24小时;MTT加入浓度5 mg/mL,孵育4小时
阅读提示:Methods - Cell viability measurement; Results - A/MLps with paroxetine has little impact on SH-SY5Y cell viability