鸢尾素通过整合素αVβ5/AMPK信号通路改善小鼠脑出血后的神经炎症和神经元凋亡

Irisin ameliorates neuroinflammation and neuronal apoptosis through integrin αVβ5/AMPK signaling pathway after intracerebral hemorrhage in mice

作者信息Yao Wang, Mi Tian, Jiaying Tan, Xu Pei, Chaocheng Lu, Yuewen Xin, Shuixiang Deng, Feng Zhao, Yanqin Gao, Ye Gong
PMID35392928
发布时间2022-04-07
DOI10.1186/s12974-022-02438-6

实验完整度

高

包含动物模型(ICH小鼠)、行为学、分子生物学、免疫荧光及机制抑制剂(西仑吉肽和多索吗啡)验证,层次丰富。

主要模型

C57BL/6小鼠自体血注射ICH模型 原代小胶质细胞/巨噬细胞 神经元(TUNEL/FJC染色评估)

重点核对

自体血注射体积30 μL、注射速率2 μL/min、注射坐标 鸢尾素剂量250 μg/kg、给药途径(鼻内)及时间(ICH后30分钟) 西仑吉肽10 mg/kg腹腔注射、多索吗啡5 μg/只脑室内注射 神经行为学测试时间点(24h、72h、7-21天)及方法 蛋白检测的抗体来源及稀释比 统计方法(单因素/双因素ANOVA,Tukey事后检验)

摘要

背景:神经炎症是脑出血(ICH)后继发性脑损伤发展的关键因素。鸢尾素是一种新发现的肌因子,在实验性缺血性卒中中具有强大的神经保护作用。然而,这种肌因子在ICH后是否发挥神经保护作用仍不清楚。本研究旨在探讨鸢尾素治疗对神经炎症和神经元凋亡的影响及其涉及整合素αVβ5/AMPK通路的潜在机制。方法:将285只成年(8周龄)雄性C57BL/6小鼠随机分为假手术组和ICH手术组。通过纹状体内注射自体血诱导ICH。ICH后30分钟经鼻给予鸢尾素。为了阐明潜在机制,在鸢尾素治疗前给予西仑吉肽(一种选择性整合素αVβ5抑制剂)和多索吗啡(一种选择性磷酸化AMPK抑制剂)。进行短期和长期神经行为测试、脑水肿、定量PCR、蛋白质印迹、Fluoro-Jade C、TUNEL和免疫荧光染色,以评估分子、细胞、组织学和功能水平上的神经功能结局。结果:内源性鸢尾素及其受体整合素αVβ5在ICH后24小时增加并达到峰值。鸢尾素后处理改善了ICH后的短期和长期神经功能,减轻了脑水肿。有趣的是,整合素αVβ5在ICH后主要定位于小胶质细胞,鸢尾素后处理抑制了小胶质细胞/巨噬细胞促炎极化,促进了抗炎极化。此外,鸢尾素治疗抑制了中性粒细胞浸润,并抑制了ICH后血肿周围区域的神经元凋亡性细胞死亡。机制上,鸢尾素后处理显著增加了整合素αVβ5、p-AMPK和Bcl-2的表达,并降低了IL-1β、TNF-α、MPO和Bax的表达。整合素αVβ5抑制剂西仑吉肽和AMPK抑制剂多索吗啡均消除了鸢尾素的神经保护作用。结论:本研究表明,鸢尾素后处理改善了神经功能缺损,减轻了脑水肿,并改善了神经炎症和神经元凋亡,至少部分通过整合素αVβ5/AMPK信号通路在ICH后发挥作用。因此,鸢尾素后治疗可能为ICH的早期管理提供一种有前景的治疗方法。

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
鸢尾素治疗能否改善脑出血后的神经炎症和神经元凋亡,及其机制是否涉及整合素αVβ5/AMPK通路。
核心机制
鸢尾素通过结合整合素αVβ5受体,激活AMPK信号通路,抑制小胶质细胞促炎极化,促进抗炎极化,减少神经元凋亡。
主要证据
行为学测试显示鸢尾素改善神经功能;免疫荧光和Western blot显示鸢尾素减少Iba-1、MPO、IL-1β、TNF-α和Bax表达,增加Bcl-2和p-AMPK表达;抑制剂西仑吉肽和多索吗啡逆转这些效应。
研究意义
鸢尾素后治疗可能成为ICH早期管理的潜在治疗策略。

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ICH模型及分组

诱导脑出血并设置对照,以评估鸢尾素的作用

成年雄性C57BL/6小鼠通过纹状体内注射自体血建立ICH模型,sham组仅手术不注射血液。随机分为sham、ICH+vehicle、ICH+irisin等组。

2

鸢尾素剂量筛选及时间效应

确定鸢尾素的最佳剂量并观察其时间效应

比较80、250、750 μg/kg三种剂量的鸢尾素对ICH后24h神经功能和脑水肿的影响,并检测鸢尾素在脑内和血浆中的表达变化。

3

评估鸢尾素对神经功能的影响

评估鸢尾素对短期和长期神经功能的影响

分别于ICH后24h、72h进行短期神经行为学测试(mGarcia、前肢放置、转角),于7、14、21天进行旋转棒测试,21-26天进行Morris水迷宫测试。

4

检测鸢尾素对脑水肿的影响

评估鸢尾素对脑水肿的影响

通过干湿重法测定脑含水量,比较ICH后24h和72h的脑水肿程度。

5

评估鸢尾素对神经元凋亡的影响

评估鸢尾素对神经元凋亡的影响

通过TUNEL染色(与NeuN共染)和FJC染色检测血肿周围区域的神经元凋亡和变性,并用Western blot检测Bax和Bcl-2的表达。

6

评估鸢尾素对神经炎症的影响

评估鸢尾素对小胶质细胞/巨噬细胞激活、中性粒细胞浸润和炎症因子的影响

通过免疫荧光染色和Western blot检测Iba-1(小胶质细胞)、MPO(中性粒细胞)、IL-1β和TNF-α的表达,并通过qPCR检测M1/M2标记物mRNA水平。

7

机制验证:整合素αVβ5和AMPK通路

验证鸢尾素的作用是否通过整合素αVβ5/AMPK通路介导

在鸢尾素治疗前给予整合素αVβ5抑制剂西仑吉肽或AMPK抑制剂多索吗啡,观察神经行为学、脑水肿及炎症/凋亡蛋白表达的变化。

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
重组鸢尾素Peprotech100-65
Trizol试剂Qiagen--
SYBR GREEN FAST 预混液Qiagen--
RIPA裂解液Santa Cruz Biotechnology--
ECL Plus化学发光试剂盒Amersham Biosciences--
鸢尾素抗体Abcamab174833
整合素αV抗体Abcamab179475
整合素β5抗体Cell Signaling Technology3629
AMPKα抗体Cell Signaling Technology5831
磷酸化AMPKα抗体Cell Signaling Technology2535
IL-1β抗体Cell Signaling Technology12242
Iba-1抗体Abcamab178846
MPO抗体Abcamab208670
TNF-α抗体Cell Signaling Technology11948
Bcl-2抗体Abcamab182858
Bax抗体Abcamab182733
β-actin抗体Santa Cruzsc-47778
ImageJ软件NIH--
原位凋亡检测试剂盒Roche--
FJC即用型稀释染色试剂盒Millipore--
小鼠旋转棒UGO BASILE47650

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,自体血注射体积、速率、坐标,麻醉方法
阅读提示:Methods: Animals, ICH model
给药方案
鸢尾素剂量(250 μg/kg)、给药途径(鼻内)、时间(ICH后30分钟),西仑吉肽剂量、给药途径、时间,多索吗啡剂量、给药途径、时间
阅读提示:Methods: Drug administration
神经行为学评估
测试时间点(24h、72h、7-21天),各测试的具体方法(mGarcia评分细则、前肢放置试验次数、转角测试次数、旋转棒转速及加速时间、水迷宫具体参数)
阅读提示:Methods: Short-term and long-term neurobehavioral assessment
分子生物学检测
Western blot中一抗稀释比、抗体来源,qPCR中引物序列、内参基因,ELISA试剂盒型号、稀释倍数
阅读提示:Methods: Western blot analysis, q-PCR, ELISA
组织学染色
切片厚度(25 μm)、染色试剂盒来源、阳性细胞计数标准和数量(每脑6个视野)
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining, TUNEL staining, FJC staining