N,N-二甲基-3β-羟基胆烯酰胺通过抑制Ninjurin 1减轻视网膜缺血/再灌注损伤中的神经元死亡和视网膜炎症

N,N-Dimethyl-3β-hydroxycholenamide attenuates neuronal death and retinal inflammation in retinal ischemia/reperfusion injury by inhibiting Ninjurin 1

作者信息Yunhong Shi, Yidan Liu, Caiqing Wu, Xiuxing Liu, Wenfei Hu, Zhenlan Yang, Zhidong Li, Yangyang Li, Caibin Deng, Kun Wei, Chenyang Gu, Xuhao Chen, Wenru Su, Yehong Zhuo
PMID37029422
发布时间2023-04-07
DOI10.1186/s12974-023-02754-5

实验完整度

包含体内RIR小鼠模型、体外OGD/R细胞模型、scRNA-seq转录组分析、分子对接及基因过表达功能验证,多层次证据明确。

主要模型

C57BL/6J小鼠RIR模型 BV2小胶质细胞OGD/R模型

重点核对

Mice: 6-8周龄雄性C57BL/6J,灌胃DMHCA 0.08 g/kg/天(80 mg/kg/天)连续3天,建立IOP约110 mmHg持续1小时的RIR模型,再灌注3天后取材。 BV2 cells: 用5 μmol/mL DMHCA预处理8-12小时,OGD/R(无糖无血清,95% N2/5% CO2,3小时)后复氧24小时。 Ninj1过表达:转染20 nM Ninj1质粒或阴性对照质粒。 NF-κB通路激动剂:桦木酸(S3603;Selleck Chemicals,USA)用于验证NF-κB通路参与。 Western blot检测NF-κB通路蛋白(p-P65, P65, p-IKK, IKK)及凋亡标志物(cleaved caspase-8, cleaved caspase-3),RT-qPCR检测TNFα、IL-1β、IL-6等炎症因子表达。

摘要

背景:视网膜缺血-再灌注(RIR)损伤是指视网膜血液供应受阻后再灌注。尽管缺血性病理级联反应的分子机制尚未完全阐明,但神经炎症在视网膜神经节细胞死亡中起着至关重要的作用。方法:采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)、分子对接和转染实验,探讨N,N-二甲基-3β-羟基胆烯酰胺(DMHCA)治疗的RIR损伤小鼠和氧糖剥夺/复氧(OGD/R)后DMHCA处理的小胶质细胞的疗效和发病机制。结果:DMHCA可抑制炎症基因表达,减轻神经元损伤,恢复体内视网膜结构。通过对DMHCA处理小鼠视网膜的scRNA-seq,我们为RIR免疫提供了新的见解,并证实神经损伤诱导蛋白1(Ninjurin1/Ninj1)是RIR有希望的治疗靶点。此外,在RIR损伤和OGD/R处理的小胶质细胞中表达升高的Ninj1,在DMHCA处理组中表达下调。DMHCA抑制OGD/R诱导的核因子κB(NF-κB)通路激活,而这种抑制作用被NF-κB通路激动剂桦木酸所削弱。过表达Ninj1逆转了DMHCA的抗炎和抗凋亡功能。分子对接表明,DMHCA与Ninj1的结合能为-6.6 kcal/mol,提示结合高度稳定。结论:Ninj1可能在小胶质细胞介导的炎症中发挥关键作用,而DMHCA可能是对抗RIR损伤的潜在治疗策略。

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
DMHCA是否通过抑制Ninj1及其介导的炎症反应,在视网膜缺血再灌注损伤中发挥神经保护作用?
核心机制
DMHCA通过抑制NF-κB信号通路和下调Ninj1表达,减轻小胶质细胞介导的炎症反应和神经元凋亡。
主要证据
在RIR小鼠和OGD/R处理的BV2小胶质细胞中,DMHCA降低炎症因子表达、减少RGC凋亡、抑制NF-κB通路;过表达Ninj1逆转其保护作用;分子对接显示DMHCA与Ninj1结合稳定(-6.6 kcal/mol)。
研究意义
DMHCA可能是治疗RIR损伤的潜在策略,Ninj1是RIR治疗的有希望靶点。

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RIR小鼠模型和OGD/R细胞模型

模拟体内外视网膜缺血再灌注损伤,用于评估DMHCA的治疗效果。

小鼠通过前房插管升高眼压至约110 mmHg维持1小时诱导RIR;BV2细胞在无糖无血清、95% N2/5% CO2条件下培养3小时进行OGD/R处理。

2

评估DMHCA对RIR损伤的保护作用

验证DMHCA是否减轻视网膜结构和神经元损伤。

通过HE染色测量IPL厚度,免疫荧光标记RBPMS和TUJ1计数RGC,TUNEL染色检测凋亡,Western blot检测cleaved-caspase3,RT-qPCR检测RGC标志物和凋亡相关基因。

3

检测DMHCA对炎症和NF-κB通路的影响

研究DMHCA是否抑制RIR引起的神经炎症和NF-κB通路激活。

通过免疫荧光检测Iba-1和GFAP表达,Western blot检测iNOS和NF-κB通路蛋白,RT-qPCR检测炎症因子mRNA水平。

4

单细胞转录组分析

揭示DMHCA治疗对RIR视网膜细胞组成和基因表达的影响,寻找关键靶点。

对sham、RIR、RIR+DMHCA小鼠视网膜进行scRNA-seq,聚类识别细胞类型,进行差异表达、GO/KEGG富集、炎症评分和细胞通讯分析。

5

体外验证DMHCA对小胶质细胞的作用及Ninj1的调控

在OGD/R处理的BV2细胞中验证DMHCA的抗炎和抗凋亡作用,并探究Ninj1的参与。

BV2细胞OGD/R后,检测TNFα、IL-1β、IL-6表达,Western blot检测cleaved-caspase8和NF-κB通路蛋白,并通过过表达Ninj1观察对DMHCA作用的影响,同时用NF-κB激动剂桦木酸验证通路。

6

分子对接验证DMHCA与Ninj1的结合

预测DMHCA与Ninj1蛋白的结合亲和力。

使用AutoDock Vina进行分子对接,计算结合能并分析结合模式。

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
N,N-二甲基-3β-羟基胆烯酰胺----
JINGMEJINGME--
DMEM培养基----
胎牛血清----
LipoTrans™脂质体转染试剂MHBIO--
DAPIBiossC02-04002
Chromium单细胞3'文库和凝胶珠试剂盒10x Genomics--
NovaSeq平台Illumina--
磷酸化NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology3033
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
磷酸化IKKα/β抗体Cell Signaling Technology2697
IKKα抗体Cell Signaling Technology11930
Cleaved-caspase8抗体Cell Signaling Technology8592
Cleaved-caspase3抗体Cell Signaling Technology9661
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
Ninj1抗体Biossbs-11105R
iNOS抗体GeneTexGTX130246
RN002 RNA快速纯化试剂盒ESscience--
PrimeScript RT预混液TaKaRa--
Light Cycler 480实时荧光定量PCR系统Roche--
AutoDock Vina----
桦木酸Selleck ChemicalsS3603
RBPMS抗体GeneTexGTX118619
TUJ-1抗体GeneTexGTX130245
Iba-1抗体NovusNB 100-1028
GFAP N端抗体Abcamab194324
Leica DMi8显微镜Leica--

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
小鼠品系(C57BL/6J),周龄(6-8周),性别(雄性),灌胃剂量(0.08 g/kg),给药天数(3天),IOP压力(约110 mmHg),持续时间(1小时),再灌注时间(3天)
阅读提示:Methods: Pharmacologic treatment and RIR injury model; Figure legends Fig. 1, Fig. 2
体外OGD/R模型
细胞系(BV2),DMHCA浓度(5 μmol/mL),预处理时间(8-12小时),OGD/R条件(无糖无血清,95% N2/5% CO2,3小时),复氧时间(24小时)
阅读提示:Methods: Simulation of in vitro ischemia with oxygen-glucose deprivation/reoxygenation (OGD/R) and microglia pharmacologic treatments; Figure 7 legends
NF-κB通路验证
NF-κB激动剂桦木酸浓度(文中未明确说明)
阅读提示:Results: Overexpressed Ninj1 reversed the effects of DMHCA via NF-kB pathway regulation; Figure 7d
分子对接
软件版本(AutoDock Vina v.1.2.2),对接打分阈值(-7 kcal/mol)
阅读提示:Methods: Molecular docking; Figure 7g-h