抑制CCR2通过PI3K/Akt通路减轻蛛网膜下腔出血后的神经炎症和神经元凋亡

Inhibition of CCR2 attenuates neuroinflammation and neuronal apoptosis after subarachnoid hemorrhage through the PI3K/Akt pathway

作者信息Qi Tian, Yujia Guo, Shi Feng, Chengli Liu, Peibang He, Jianfeng Wang, Wenrui Han, Chen Yang, Zhan Zhang, Mingchang Li
PMID36566220
发布时间2022-12-25
DOI10.1186/s12974-022-02676-8

实验完整度

包含体外细胞模型(HT22)、体内小鼠模型(血管内穿孔)、临床样本CSF检测及生物信息学分析,功能验证(RS拮抗剂)和机制验证(LY抑制剂)均涉及。

主要模型

HT22细胞(体外SAH模型) C57BL/6J小鼠血管内穿孔SAH模型 临床SAH患者脑脊液样本

重点核对

SAH模型:C57BL/6J小鼠血管内穿孔法;HT22细胞以160 μM hemin处理24小时 RS504393剂量:3 mg/kg/day 腹腔注射(体内);10 μM(体外) LY294002给药:侧脑室注射(i.c.v.)于SAH诱导前30分钟,剂量按参考文献 检测时间:SAH后24小时(主要)和72小时 样本量:每组6只小鼠;每组n=3或n=6用于Western blot

摘要

背景:神经炎症和神经元凋亡与蛛网膜下腔出血(SAH)患者的不良预后密切相关。我们研究了C-C基序趋化因子受体2(CCR2)在SAH中的作用。方法:从基因表达综合(GEO)数据库中筛选预处理的RNA-seq转录组数据集GSE167110和GSE79416,通过生物信息学分析筛选SAH小鼠与对照小鼠之间差异表达的基因。采用血管内穿孔模型建立SAH。给予RS504393(CCR2拮抗剂)和LY294002(PI3K抑制剂)以探讨SAH后神经炎症的机制。进行了SAH分级、神经功能评分、脑水含量和血脑屏障(BBB)通透性测定、酶联免疫吸附试验(ELISA)、蛋白质印迹和免疫荧光。通过hemin处理H22细胞诱导SAH体外模型。通过添加RS504393和LY294002研究CCR2抑制的保护机制。临床脑脊液(CSF)样本通过ELISA检测。结果:CCR2在两个数据集中均上调,并被鉴定为hub基因。在体外和体内,SAH后神经元胞质中CCR2表达显著上调。RS显著降低脑水含量和血脑屏障通透性,减轻神经炎症,减少SAH后的神经元凋亡。此外,LY治疗消除了CCR2抑制的保护作用。最后,SAH患者脑脊液中CCR2、炎症因子和凋亡因子水平升高,CCR2水平与患者6个月随访结果相关。结论:CCR2在体外和体内SAH模型中表达均上调。此外,抑制CCR2至少部分通过PI3K/AKT通路在体内和体外减轻神经炎症和神经元凋亡。脑脊液中CCR2水平对SAH患者6个月预后预测具有中等诊断价值。

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
CCR2在蛛网膜下腔出血后神经炎症和神经元凋亡中的作用及其机制。
核心机制
CCR2抑制通过激活PI3K/AKT信号通路(增加p-PI3K、p-AKT和Bcl-2表达,减少Bax、cleaved caspase-3、IL-1β、TNF-α表达)减轻神经炎症和神经元凋亡。
主要证据
体外HT22细胞和体内小鼠模型中,CCR2表达上调;RS抑制CCR2改善神经功能、减轻脑水肿和BBB破坏;LY抑制PI3K逆转RS的保护作用;临床样本显示CSF中CCR2、炎症及凋亡因子升高。
研究意义
CCR2可能是SAH的治疗靶点,抑制CCR2有助于减轻早期脑损伤,改善患者预后;CSF CCR2水平可作为预后预测的生物标志物。

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

生物信息学分析筛选关键基因

筛选SAH后脑组织中差异表达基因并确定关键hub基因。

分析GEO数据集GSE167110和GSE79416,筛选差异表达基因,进行GO和KEGG富集分析,通过PPI网络和CytoHubba识别CCR2为hub基因。

2

体内SAH模型建立及CCR2表达验证

在体内验证SAH后CCR2的表达变化和定位。

利用血管内穿孔法建立小鼠SAH模型,通过Western blot和免疫荧光检测CCR2表达和时间变化。

3

体外SAH模型建立和CCR2功能验证

在体外验证CCR2在HT22细胞中的表达和功能。

用hemin诱导HT22细胞损伤模拟SAH,检测CCR2表达、细胞活力、凋亡和炎症因子水平,并用RS处理观察效果。

4

体内功能实验:RS对SAH后神经损伤的影响

评估CCR2拮抗剂RS对SAH后神经功能、脑水肿和BBB损伤的保护作用。

SAH后腹腔注射RS,评估神经功能评分、脑水含量、BBB通透性(EB渗漏)。

5

机制验证:PI3K/AKT通路参与

验证CCR2的神经保护作用是否通过PI3K/AKT通路介导。

使用PI3K抑制剂LY294002,观察是否能逆转RS的保护作用,并检测PI3K/AKT通路蛋白及炎症、凋亡相关蛋白的表达。

6

临床样本验证:CSF中CCR2水平及其预后价值

检测SAH患者CSF中CCR2及相关因子水平,并评估其与预后的相关性。

收集aSAH患者和健康对照的CSF,通过ELISA检测CCR2、IL-1β、TNF-α、Bax、caspase-3水平,分析其与mRS评分的相关性。

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
4-0单丝线----
RS504393SigmaSML0711-5MG
LY294002BeyotimeS1737-5
伊文思蓝Sigma--
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
氯高铁血红素----
RIPA裂解液----
Annexin V PE/7-AAD试剂盒SolarBioCA1030
CCK-8检测试剂盒ServicebioG4103-5ML
TUNEL凋亡检测试剂盒ServicebioG1501-50T
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BioswampMU30369
小鼠TNF-α ELISA试剂盒BioswampMU30030
人CCR2 ELISA试剂盒BioswampHM11536
人BAX ELISA试剂盒BioswampHM10117
人caspase-3 ELISA试剂盒BioswampHM10963
人IL-1β ELISA试剂盒BioswampHM10206
人TNF-α ELISA试剂盒BioswampHM10001
抗CCR2抗体CST12199
抗p-PI3K抗体CST4228
抗PI3K抗体BeyotimeAF7742
抗AKT抗体CST4691
抗p-AKT抗体CST4060
抗IL-1β抗体Abcamab254360
抗TNF-α抗体Abcamab255275
抗BAX抗体ServiceBioGB114122
抗Bcl-2抗体ServiceBioGB113375
抗cleaved caspase-3抗体Abcamab2302
抗β-tubulin抗体ServiceBioGB11017
抗NeuN抗体CST94403
抗CCR2抗体Abcamab216863

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
SAH动物模型
小鼠品系、周龄/体重、麻醉方法(5%异氟烷诱导,2%维持)、血管内穿孔操作细节(4-0单丝线插入深度)、SAH分级评分(排除≤8分)
阅读提示:Methods: Animals, SAH model
药物处理
RS504393给药剂量(1、3、9 mg/kg/day)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(SAH后1小时);LY294002给药剂量、给药途径(侧脑室)、给药时间(SAH前30分钟)
阅读提示:Methods: Drug administration
体外SAH模型
HT22细胞培养条件(DMEM+10% FBS+1% P/S)、hemin浓度(160 μM)和处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell culture and in vitro SAH model
神经功能评估
评估时间点(SAH后24小时和72小时)、评分量表(改良Garcia评分)、评分人员是否盲法
阅读提示:Methods: Neurological function evaluation; 图5、图7及补充图S2
组织损伤检测
脑水含量测定方法(干湿重法)、BBB通透性测定(Evans blue渗漏)、TUNEL染色定量方法
阅读提示:Methods: Brain water content, BBB permeability, TUNEL staining; 图5
分子检测
Western blot所用抗体及稀释比(如anti-CCR2 1:1000等)、ELISA试剂盒品牌及货号、样本处理细节(裂解、离心)
阅读提示:Methods: Western blotting, ELISA
临床样本
CSF样本采集时间(SAH后3天内)、样本处理(离心2500×g 10 min)、ELISA试剂盒规格、患者入组标准(年龄、诊断标准)、mRS评分时间(6个月)及划分标准
阅读提示:Methods: Participants, ELISA; 图8