巴戟天寡糖通过调控Mfn2介导的线粒体自噬减轻高血压大鼠抑郁样行为

Morinda officinalis oligosaccharides mitigate depression-like behaviors in hypertension rats by regulating Mfn2-mediated mitophagy

作者信息Lixuan Yang, Yutian Ao, Yannan Li, Baoan Dai, Jingchun Li, Wenzhe Duan, Wei Gao, Zhonghui Zhao, Zhenyun Han, Rongjuan Guo
PMID36765376
发布时间2023-02-10
DOI10.1186/s12974-023-02715-y

实验完整度

包含动物模型(Dahl盐敏感大鼠)和细胞模型(原代星形胶质细胞、神经元),进行了行为学、组织学、细胞功能、分子机制及体内外功能验证。

主要模型

Dahl盐敏感大鼠(高盐饮食+慢性不可预知温和应激) 原代星形胶质细胞 原代神经元

重点核对

MOOs剂量:体内0.1 mg/g/天灌胃;体外1.25、2.5、5 mg/mL LPS刺激浓度:1 µg/mL,刺激24小时 3-MA浓度:5 mM(自噬抑制剂) Mfn2敲低:siMfn2(Sangon Biotech)或Ad-siMfn2(基因表达于腺病毒载体,5×10^9 PFU侧脑室注射) 大鼠分组:低盐、高盐、高盐+CUMS、高盐+CUMS+MOOs、高盐+CUMS+MOOs+Ad-siMfn2(每组n=8)

摘要

目的:高血压患者有抑郁的风险。巴戟天寡糖(MOOs)具有抗抑郁特性。本研究旨在确定MOOs是否能改善高血压患者的抑郁症状。方法:给予高盐饮食的Dahl盐敏感大鼠进行慢性不可预知温和应激刺激,模拟高血压伴抑郁。从这些大鼠中分离原代星形胶质细胞和神经元。星形胶质细胞接受LPS刺激以模拟抑郁期间的炎症性星形胶质细胞。MOOs在体内以0.1 mg/g/天给药,在体外以1.25、2.5和5 mg/mL给药。使用5 mM 3-甲基腺嘌呤(3-MA)抑制线粒体自噬。通过共培养星形胶质细胞和神经元检测星形胶质细胞介导的神经毒性。结果:MOOs降低收缩压、舒张压和平均动脉压,从而改善抑郁样行为,包括行为绝望、缺乏热情和高血压伴抑郁期间的快感缺失。此外,MOOs抑制了大脑中的炎症、星形胶质细胞功能障碍和线粒体损伤。然后,MOOs促进了LPS刺激的星形胶质细胞中自噬体和溶酶体在线粒体中的富集。MOOs抑制了LPS刺激的星形胶质细胞中的线粒体损伤以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-6和IL-1β的释放。重要的是,MOOs挽救了与星形胶质细胞共培养的受损神经元。3-MA逆转了MOOs对LPS刺激的星形胶质细胞的作用。最后,MOOs上调了星形胶质细胞中LPS下调的Mfn2表达。Mfn2抑制部分逆转了MOOs对高血压伴抑郁的作用。有趣的是,在MOOs处理期间,Mfn2抑制激活了PI3K/Akt/mTOR通路。结论:在高血压伴抑郁期间,星形胶质细胞对线粒体损伤产生神经炎症反应。MOOs上调Mfn2表达以激活PI3K/Akt/mTOR通路介导的线粒体自噬,从而清除星形胶质细胞中受损的线粒体。亮点:1. MOOs具有抗高血压和抗抑郁特性。2. MOOs抑制高血压伴抑郁期间星形胶质细胞的炎症和损伤。3. MOOs诱导伴有线粒体损伤的炎症性星形胶质细胞中的线粒体自噬激活。4. MOOs上调星形胶质细胞中Mfn2的表达。5. Mfn2激活线粒体自噬以抵抗星形胶质细胞中的线粒体损伤。

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
MOOs是否能改善高血压伴抑郁的抑郁样症状,其潜在机制是否涉及星形胶质细胞线粒体自噬及Mfn2的作用。
核心机制
MOOs上调Mfn2表达,激活PI3K/Akt/mTOR通路介导的线粒体自噬,清除受损线粒体,从而抑制星形胶质细胞炎症和神经元损伤,改善抑郁样行为。
主要证据
体内实验显示MOOs降低高血压大鼠血压、改善抑郁样行为、减轻脑组织炎症和线粒体损伤;体外实验中MOOs抑制LPS刺激的星形胶质细胞炎症和线粒体损伤,促进线粒体自噬,并保护共培养神经元;3-MA和Mfn2敲低逆转MOOs的保护作用。
研究意义
本研究揭示了MOOs通过星形胶质细胞线粒体自噬发挥抗抑郁作用的新型机制,为高血压伴抑郁的治疗提供了新靶点。

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

建立高血压伴抑郁动物模型并评估MOOs的药效

在体内评估MOOs对高血压伴抑郁的改善作用。

使用Dahl盐敏感大鼠,高盐饮食(4% NaCl)诱导高血压,结合CUMS建立抑郁模型。MOOs(0.1 mg/g/天)灌胃28天,监测血压、体重、行为学变化。

2

评估MOOs对脑组织损伤和炎症的影响

验证MOOs是否减轻高血压伴抑郁大鼠的脑组织病理损伤、炎症和线粒体损伤。

通过H&E染色观察脑组织病理变化,ELISA检测血清和脑组织中TNF-α、IL-1β、IL-6水平,免疫组化检测GFAP和NeuN,电镜观察线粒体形态。

3

体外验证MOOs对LPS诱导炎症星形胶质细胞的保护作用

确定MOOs对星形胶质细胞炎症、氧化应激和线粒体损伤的影响。

原代星形胶质细胞经LPS(1 µg/mL)刺激24小时模拟炎症,MOOs预孵育24小时。检测细胞因子分泌、ROS水平、线粒体膜电位、Mfn2表达等。

4

验证MOOs诱导星形胶质细胞线粒体自噬并依赖Mfn2

探究MOOs是否通过Mfn2介导的线粒体自噬发挥作用。

使用3-MA抑制自噬,或用siMfn2敲低Mfn2,观察MOOs的保护作用是否受到逆转,检测自噬标志物LC3、p62、Parkin等,并通过共培养实验评估对神经元的影响。

5

体内验证Mfn2在MOOs抗抑郁作用中的必要性

在动物模型中验证Mfn2敲低是否逆转MOOs的保护作用。

通过侧脑室注射Ad-siMfn2下调大鼠脑内Mfn2表达,观察MOOs对血压、行为学、组织病理及分子指标的改善是否被取消。

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
Dahl盐敏感大鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd--
巴戟天寡糖Beijing Tongrentang Ltd. Co.--
3-甲基腺嘌呤MedChem Express--
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R2856c
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0012c
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0015c
Earle平衡盐溶液Gibco--
Percoll分离液Solarbio--
星形胶质细胞培养基ScienceCell--
胎牛血清Gibco--
星形胶质细胞生长添加物ScienceCell--
抗生素溶液ScienceCell--
胰蛋白酶Solarbio--
胶原酶ISolarbio--
T25培养瓶Thermo Fisher Scientific--
神经元培养基ScienceCell--
神经元生长添加物ScienceCell--
Lipofectamine 3000转染试剂盒Invitrogen--
细胞计数试剂盒-8Dojindo--
Annexin V-FITC凋亡染色试剂盒Abcam--
DCFH-DA探针YEASEN50101ES01
MitoSOX探针Thermo Fisher ScientificM36008
JC-1探针SolarbioM8650
GFP-mRFP-LC3腺病毒HanbioHB-AP210 0001
线粒体红色荧光探针BeyotimeC1035
GFAP抗体Cell Signaling Technology#80788
NSE抗体Abcamab53025
NeuN抗体Abcamab177487
LC3抗体Abcamab48394
二抗Cell Signaling Technology#8889
DAPI探针Cell Signaling Technology#8961
Trizol试剂Solarbio--
TaqMan一步法RT-qPCR试剂盒Solarbio--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Bio-Rad--
ECL化学发光试剂盒Abcam--
凝胶成像系统Bio-Rad--
Mfn2抗体Abcamab124773
LC3抗体Abcamab192890
p62抗体Abcamab109012
Parkin抗体Cell Signaling Technology#32833
TOMM20抗体Abcamab186735
COX IV抗体Abcamab202554
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology#9661
cleaved caspase-9抗体Affinity BiosciencesAF5240
PI3K抗体Cell Signaling Technology#4257
p-PI3K抗体Affinity BiosciencesAF3242
Akt抗体Cell Signaling Technology#4685
p-Akt抗体Cell Signaling Technology#4060
mTOR抗体Cell Signaling Technology#2983
p-mTOR抗体Cell Signaling Technology#5536
GAPDH抗体Cell Signaling Technology#5174

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
动物模型建立
大鼠品系、周龄、体重、饮食(高盐含量和时间)、CUMS刺激方案、分组和每组样本量。
阅读提示:Methods: Animal experiments
药物处理
MOOs给药剂量(0.1 mg/g/天)、给药途径(口服灌胃)、给药频率和持续时间。
阅读提示:Methods: Animal experiments
体外细胞实验
原代星形胶质细胞和神经元的分离方法、LPS刺激浓度和时间、MOOs孵育浓度和时间、3-MA浓度、siMfn2转染条件。
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments, Experiment 1-3
行为学测试
蔗糖偏好实验、悬尾实验、旷场实验、强迫游泳实验的具体操作参数(如悬挂时间、水温、测试时长等)。
阅读提示:Methods: Behavior tests
分子检测
ELISA检测的细胞因子种类和试剂盒货号;qPCR的引物序列和实验条件;Western blot的一抗、二抗信息、稀释比例和封闭条件。
阅读提示:Methods: ELISA, qPCR assay, Western blot