小胶质细胞TREM1介导的神经炎症通过NF-κB通路参与慢性偏头痛模型的中枢敏化

Microglia TREM1-mediated neuroinflammation contributes to central sensitization via the NF-κB pathway in a chronic migraine model

作者信息Songtang Sun, Zhenzhen Fan, Xuejiao Liu, Longde Wang, Zhaoming Ge
PMID38177990
发布时间2024-01-05
DOI10.1186/s10194-023-01707-w

实验完整度

包含体内(NTG诱导的CM小鼠模型)和体外(BV2细胞)两大独立证据层级,并进行了功能(行为学、c-fos/CGRP)和机制(NF-κB通路、NLRP3炎症小体)验证。

主要模型

慢性偏头痛小鼠模型(NTG反复腹腔注射) BV2小胶质细胞系(LPS刺激)

重点核对

NTG给药方案:10 mg/kg,隔日一次,共5次 LR12剂量(50 mg/kg)及给药时机(NTG前30分钟) PDTC剂量(40 mg/kg)及给药时机(NTG前30分钟) BV2细胞LPS刺激浓度(5 μg/ml)和时间(24小时) siRNA敲低序列(siRNA-1、siRNA-2、siRNA-3)及过表达载体(pcDNA3.1-TREM1)

摘要

背景:由小胶质细胞活化介导的神经炎症促进中枢敏化,中枢敏化与慢性偏头痛(CM)的发展相关。TREM1受体可放大炎症反应。然而,其与CM的关系尚不清楚。因此,本研究致力于阐明TREM1在CM中的确切作用。方法:反复腹腔注射硝酸甘油(NTG)建立CM模型。使用von Frey纤维丝和热板实验评估机械和热敏感性。通过Western blotting检测TREM1、NF-κB通路、NLRP3炎症小体组分和促炎细胞因子。使用免疫荧光检测TREM1和NLRP3的细胞分布、小胶质细胞数量、免疫反应性和形态变化。我们研究了TREM1拮抗剂(LR12)和NF-κB抑制剂(PDTC)对疼痛行为以及c-fos和CGRP产生的影响。此外,我们还研究了LR12和PDTC是否影响小胶质细胞和NLRP3炎症小体的活化。我们合成了siRNA和TREM1过表达质粒,转染经LPS处理的BV2细胞和正常BV2细胞,并用PDTC处理TREM1过表达的BV2细胞。使用Western blotting定量NF-κB通路、NLRP3炎症小体组分和促炎细胞因子。结果:NTG给药后,TREM1表达显著上调,并仅定位于TNC中的小胶质细胞,且与NLRP3共定位良好。此外,观察到经典NF-κB通路的激活。LR12和PDTC预处理有效减轻了机械性痛觉过敏,抑制了c-fos和CGRP的表达,并抑制了CM小鼠的NF-κB活性。此外,抑制TREM1和NF-κB活性减轻了NTG诱导的小胶质细胞和NLRP3活化,以及促炎细胞因子的产生。在体外,敲低TREM1导致脂多糖(LPS)处理后NF-κB通路激活减弱,NLRP3炎症小体组分和促炎细胞因子表达降低。TREM1过表达后,NF-κB通路被激活,NLRP3炎症小体组分和促炎细胞因子上调,PDTC逆转了这种现象。结论:我们的研究结果表明,TREM1通过NF-κB通路调节小胶质细胞和NLRP3的活化,从而促进中枢敏化,并提示其参与慢性偏头痛的发病机制。

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
TREM1在慢性偏头痛中是否通过NF-κB通路调节小胶质细胞和NLRP3炎症小体活化,从而参与中枢敏化?
核心机制
TREM1通过NF-κB通路上调NLRP3炎症小体组分和促炎细胞因子,促进小胶质细胞活化,进而导致中枢敏化和慢性偏头痛。
主要证据
NTG诱导的CM小鼠模型和BV2细胞中,敲低或抑制TREM1可减少NF-κB活化和NLRP3炎症小体表达;过表达TREM1则激活该通路,且PDTC可逆转。
研究意义
揭示TREM1-NF-κB轴是慢性偏头痛的潜在治疗靶点,为临床干预提供新思路。

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

建立慢性偏头痛小鼠模型

通过反复NTG给药模拟慢性偏头痛,并评估疼痛行为变化。

对C57BL/6小鼠隔日腹腔注射NTG(10 mg/kg)共5次,对照组注射溶剂。

2

检测TREM1表达和细胞定位

确定TREM1在TNC区域的表达水平及细胞类型。

通过Western blot和时间过程检测TREM1表达,并通过免疫荧光双标(Iba1、NeuN、GFAP)确定其在小胶质细胞中的定位。

3

评估TREM1对疼痛行为的影响

验证TREM1拮抗是否减轻CM相关的痛觉过敏。

在NTG给药前30分钟腹腔注射LR12(50 mg/kg),并在给药后2小时测量机械和热痛阈值。

4

检测TREM1对中枢敏化标志物的影响

评估TREM1抑制是否降低c-fos和CGRP表达。

通过Western blot和免疫荧光检测TNC中c-fos和CGRP的表达。

5

验证TREM1对NF-κB通路和小胶质细胞活化的影响

确定TREM1是否通过NF-κB调控小胶质细胞和NLRP3炎症小体。

通过Western blot检测NF-κB通路蛋白(p-p65、p-IκBα)和NLRP3炎症小体组分,并通过免疫荧光评估小胶质细胞数量、形态和NLRP3共定位。

6

使用NF-κB抑制剂PDTC验证机制

验证NF-κB通路在CM中的必要性。

在NTG给药前30分钟腹腔注射PDTC(40 mg/kg),检测疼痛行为、c-fos、CGRP、小胶质细胞活化和NLRP3炎症小体表达。

7

体外敲低和过表达TREM1验证因果关系

在BV2细胞中验证TREM1对NF-κB通路和NLRP3炎症小体的调控作用。

使用siRNA敲低TREM1或过表达载体上调TREM1,随后用LPS刺激或PDTC处理,检测NF-κB和NLRP3通路蛋白。

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
硝酸甘油Beijing Yimin--
LR12(Nangibotide TFA)MCE--
脂多糖MCE--
小干扰RNASangon Biotech--
pcDNA3.1-TREM1过表达载体Sangon Biotech--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
RIPA裂解缓冲液----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
硝酸纤维素膜----
TREM1抗体Abcamab217161
c-fos抗体Santa Cruzsc166940
CGRP抗体Abcamab139264
磷酸化p65抗体CST3033
p65抗体CST8242
磷酸化IκBα抗体CST2859
IκBα抗体CST4814
NLRP3抗体CST15101
ASC抗体CST67824
Cleaved-Caspase-1抗体Proteintech22915-1-AP
成熟IL-1β抗体Abcamab234437
成熟IL-18抗体Abcamab191860
β-actin抗体Santa Cruzsc-47778
HRP标记的抗兔二抗ProteintechSA00001-2
HRP标记的抗鼠二抗ProteintechSA00001-1
TREM1抗体Abcamab217161
NLRP3抗体Proteintech68102-1-Ig
CGRP抗体Santa Cruzsc-57053
Iba1抗体Abcamab5076
GFAP抗体Santa Cruzsc-33673
NeuN抗体Abcamab104224
Alexa Fluor 488标记的驴抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch715-545-150
Alexa Fluor 594标记的驴抗小鼠IgGJackson ImmunoResearch715-585-150
Alexa Fluor 488标记的驴抗兔IgGJackson ImmunoResearch711-545-152
Alexa Fluor 594标记的驴抗羊IgGJackson ImmunoResearch705-585-147
DAPI----
低温恒温器Leica--
共聚焦显微镜Nikon AXR--
凝胶成像系统Bio-Rad--
BV2细胞Procell Life Science & Technology Co., Ltd.--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----

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
NTG剂量:10 mg/kg,隔日一次,共5次;溶剂:30%乙醇、30%丙二醇和水
阅读提示:Methods: Animal model of chronic migraine
药物处理
LR12剂量:50 mg/kg;PDTC剂量:40 mg/kg;给药时间:NTG前30分钟;溶剂:0.9%生理盐水
阅读提示:Methods: Drug administration
行为学评估
von Frey filaments范围0.008-2g;热板实验;测试时间:每次给药后2小时
阅读提示:Methods: Behavioural assessment
Western blot
TNC组织收集时间:药物注射后6小时(c-fos为2小时);蛋白上样量40μg
阅读提示:Methods: Western blot analysis
免疫荧光染色
切片厚度10μm;一抗孵育过夜(4°C);二抗室温1小时;DAPI染色10分钟;图像采集使用共聚焦显微镜
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining
细胞培养与处理
BV2细胞;LPS刺激浓度5 μg/ml,处理24小时;PDTC浓度100 μM,处理24小时;siRNA转染24小时
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment; Cell transfection; Results: TREM1 is essential...; TREM1 modulates...