葡萄籽原花青素低聚体抑制A1型星形胶

更新时间:2023-06-14 23:31:37 阅读: 评论:0

网络出版时间:2022-12-0918:30:28 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail//34.1086.R.20221209.1428.017.html
葡萄籽原花青素低聚体抑制A1型星形胶质细胞极化机制
王 青1,杨智超1,董艺薇1,苑舒文1,李彦青1,宋丽娟1,黄建军2,马存根1
,3(1.山西中医药大学神经生物学研究中心,国家中医药管理局益气活血法治疗多发性硬化重点研究室,山西晋中 030619;
2.国药同煤总医院神经外科/山西省卫健委神经疾病防治研究重点实验室,山西大同037003;
3.山西大同大学脑科学研究所,山西大同 037009)
收稿日期:2022-08-10,修回日期:2022-10-10
基金项目:国家自然科学基金项目(No81903596);山西高校科技创
新项目(No2019L0721,2019L0728);山西省卫健委医学科技领军团队(
No2020TD05);基于炎性反应的重大疾病创新药物山西省重点实验室项目(No202105D121011);山西中医药大学培育项目(
No2019PY130,2020PY JC 14);山西中医药大学学科建设经费(No030200117)
作者简介:王 青(
1983-),女,博士,副教授,研究方向:神经免疫和神经保护,E mail:4024771456@163.com;
马存根(
1960-),男,博士,教授,研究方向:中西医结合防治神经炎性变性疾病,通信作者,E mail:macungen@sx tcm.edu.cn
doi:10.12360/CPB202203014
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2023)01-0077-07中国图书分类号:R 332;R285 5;R322 81;R364 5;R744 5摘要:目的 星形胶质细胞
(astrocytes,AS)是脑内最丰富的神经胶质细胞,可对中枢神经系统(centralnervoussystem,CNS)损伤迅速作出反应,极化为不同的表型。葡萄籽原花青素低聚体(grapeseedproanthocyanidins,GSPs)可抑制CPZ小鼠髓鞘脱失,并致病灶区AS富集,所以本研究探索GSPs靶向AS的作用机制。方法 以体外TNF α、IL 1α和C1q诱导的A1型AS模型为研究对象,采用RT PCR、ELISA和Westernblot等方法检测GSPs对AS的表型及其分泌的细胞因子的影响,并对其机制进行初步探讨。结果 GSPs减少A1型AS的标记C3d和C1q的表达,并抑制JNK的磷酸化。而且,与模型组相比,GSPs可明显抑制促炎因子IL 6、IL 1α、IL 17和H2O2的释放,促进抗炎因子TGF β和神经营养因子CNTF的分泌。结论 GSPs可抑制AS向A1型极化,改善炎性微环境,其机制与抑制JNK的磷酸化有关。关键词:星形胶质细胞;GSPs;A1型;JNK;炎症因子;神经营养因子
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
  中枢神经炎性脱髓鞘疾病是一类以炎性反应和广泛原发性髓鞘脱失为主要特征的疾病。其中复发
-缓解型的多发性硬化(multiplesclerosis,MS)、视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitisopticaspectrumdisorders,NMOSD)
是我国最常见的脱髓鞘疾病,病程通常表现为复发-缓解交替进行,多次发作造成神经功能不可逆的损伤,是中青年非创伤性致残的
主要原因之一[1-2]几岁断奶最好
考研分数怎么算。长期以来,减少髓鞘的炎性免
疫损伤是治疗的重要靶点,但尚未取得理想的疗效。
星形胶质细胞(astrocytes,AS)是中枢神经系统(centralnervoussystem,CNS)最丰富的胶质细胞,以连续和基本不重叠的方式整齐有序地覆盖整个CNS,可通过参与髓鞘形成、维护血脑屏障、调节突触功能和调节能量代谢以维持CNS的稳态。一旦中枢受损,AS迅速作出反应,大量反应性AS增生,并借由本身的功能和表型的转化对周围的神经元和胶质细胞产生有益或有害的影响。如N
MOSD、MS及其动物模型-实验性变态反应性脑脊髓炎(ex perimentalautoimmuneencephalomyelitis,EAE)和双环己酮草酰二腙(cuprizone,CPZ)诱导的脱髓鞘模
型中均存在着的数量众多的反应性AS[3-4],可通过
释放多种抑制性因子如硫酸角质素蛋白聚糖、少突
胶质细胞髓鞘蛋白和髓鞘相关蛋白,以及炎性因子如肿瘤坏死因子 α(tumornecrosisfactor α,TNF α)、白介素 1α(interleukin 1α,IL 1α
)和补体1q(com plement1q,C1q)等损伤神经元和髓鞘细胞[3,5]。而靶向AS可明显缓解髓鞘脱失,如Dalahmah等[6]发
现半乳糖凝集素 3(galectin 3,Gal 3)可通过促进AS的增殖和炎性反应加重少突胶质细胞的损伤。因此,随着对反应性AS功能及其作用机制的深入研究,它已逐渐成为保护和促进髓鞘再生的一类重要潜在靶细胞。
葡萄籽原花青素低聚体(
grapeseedproanthocy anidins,GSPs)是最为安全有效的抗氧化剂之一,具有抗炎、抗恶性肿瘤、免疫调节、抗衰老和神经保护等药理作用,被广泛应用于食品、化妆品、药品和保
健品等领域[7-9]。基于其优良的抗炎作用,我们前
期探索了GSPs对CPZ脱髓鞘小鼠的治疗作用,发
·7
7·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Jan;39(1):77~83
现GSPs可显著缓解CPZ诱导的髓鞘脱失,减少中枢炎性因子的分泌[10],同时诱导胶质纤维酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein,GFAP)阳性的AS在病灶区的富集,说明GSPs可能通过AS发挥神经保护作用。因此,本研究以体外原代AS为研究对象,初步探讨了GSPs靶向AS的作用机制。
1 材料与方法
1.1 原代星形胶质细胞的培养 将新出生2-7d的C57BL/6小鼠,用冰低温麻醉2~10min后,用75的乙醇对幼鼠的头部和颈部进行消毒后进行断头处理。将大脑取出后,置于冰浴的高糖DMEM(Gibco,11995040)中,在体视显微镜下仔细剥离脑膜,用灭菌后的眼科剪将脑组织剪成1mm3的碎片。将组织碎片置于0 25%胰蛋白酶EDTA溶液(ThermoFisherScientific)中,温和摇动培养10min后,添加完全培养液中止胰蛋白酶反应。完全培养液是含有10%胎牛血清的高糖DMEM。消化的组织以300×g×5min离心,小心地去除上清液,并重悬于高糖DMEM中,通过40μm的nylon膜将组织分离成单细
胞悬液。获得的单细胞悬液接种于T75培养瓶中,以获得原代混合胶质细胞。培养瓶提前用100mg·L-1的多聚赖氨酸(分子量为15~30万)包被后在4℃过夜,用PBS洗涤3次并在使用前干燥。原代混合胶质细胞培养2d后更换新鲜的完全培养液,此后每3d更换1次培养液,通常7~11d混合胶质细胞会铺满培养瓶底。将长满的培养瓶放置于摇床以180r·min-1的转速摇动24h以去除小胶质细胞(microglia,MG)。然后加入新鲜的AS培养基(ScienCell,1801),并以240r·min-1的转速摇动6h以去除少突胶质细胞前体细胞(oligo dendrocyteprogenitorcells,OPCs)。剩下的细胞在实验前差速贴壁30min,进一步纯化AS。
1.2 免疫荧光染色法 待细胞融合度达到80%左右时,移除培养液,PBS洗涤3次后,室温4%多聚甲醛固定10min,0 3%的TritonX 100通透10min。牛血清白蛋白工作液室温封闭后,加入抗GFAP抗体(CST,12389),4℃孵育过夜。加入FITC标记的二抗,避光室温孵育1 5h。DAPI避光孵育染核20min,滴加抗荧光淬灭封片液(Thermo,P36970),封片后使用荧光显微镜检测(Leica,DM40008)。1.3 细胞活力检测实验 原代AS进行实验之前,免疫荧光法染色AS标记物胶质纤维酸性蛋白(GFAP)进行纯度检测,其阳性率超过95%。将原代AS接种于96孔板,培养24h后,分别用不同浓度(0、2 5、5、10、20、30和50mg·L-1)的GSPs孵育24h。乳酸脱氢酶(LDH)法:将96孔板以300×
g离心5min,每孔吸取上清液置于另一平底96孔板,按照LDH检测试剂盒(Solarbio,BC0685)说明书检测各组上清液中LDH的含量。MTT法:将MTT工作液(5mg·L-1)加到96孔板,每孔加入10μL,在CO2培养箱里孵育4h,弃去培养液,每孔加入100μL的DMSO,溶解后在490nm处检测其光密度opticaldensity(OD)值。
1.4 DPPH、ABTS自由基清除实验 DPPH实验:分别将10μL的空白提取液、阳性标准品溶液和不同浓度的GSPs(0、2 5、5、10、20和30mg·L-1)加入到190μL的DPPH工作液中,室温避光孵育30min,在最大吸收峰515nm处检测吸光度(OD)值,计算清除率/%=(A
空白
-A
测定
)/A
守业更比创业难空白
×100%。
ABTS实验:空白组:将24μL的ddH
O加入到180μL的ABTS混合液中;GSPs组和阳性对照组维生素C(VitaminC,Vc):分别将6μL的阳性标准品溶液和不同浓度的GSPs加入到180μL的ABTS混合液和18μl蒸馏水中,反应10min后,于最大吸收峰
593nm处测定吸光度值,计算清除率/%=(A
空白
测定
轩的成语)/A
空白
×100%。
1.5 A1型反应性星形胶质细胞模型的建立、药物干预和细胞因子检测 原代AS用3μg·L-1的IL 1α(PeproTech,315 01A)、30μg·L-1的TNF α(PeproTech,215 11A)和400μg·L-1的C1q(My BioSource,MBS143105)孵育24h,建立A1型AS。30μg·L-1的GSPs(购自沐凡生物科技有限公司)加入上述的模型中,孵育24h以干预AS的极化。实验分组为正常组(Nor)、A1型AS组(Model)和GSPs干预组(GSPs)。24h后更换新鲜的AS培养液,收集上清采用ELISA法检测相关的细胞因子。使用R&D公司的夹心ELISA试剂盒检测TNF α、IL 1α、IL 6、IL 17和转化生长因子(Transforminggrowthfactor β,TGF β)等细胞因子。使用凡科维公司ELISA试剂盒检测睫状神经营养因子(Ciliary
neurotrophicfactor,CNTF)、H
和ROS等因子。细胞因子单位为ng·L-1。
1.6 RT PCR法 PBS洗涤细胞2次后,收集各组的原代AS,使用RNAisoPlus+(TaKaRa,9108)从细胞中提取总RNA。将提取的总RNA用Prime ScriptTM1stStrandcDNASynthesisKit(TaKaRa,6110A)逆转录为第一链cDNA。使用TBGreen PremixExTaqTMROXplus(TaKaRa,RR42LR)和CFX96OpticsModule荧光定量PCR仪(Bio Rad)进行定量PCR扩增。引物序列参考已经发表的文献,
·
·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Jan;39(1)
由上海BioTNT公司合成[11-12]。采用2-ΔΔ
Ct法计算mRNA表达量。Tab1是使用的引物序列。
Tab1 PrimersforRT PCR
PrimerForwardssequence(5′ 3′)Reversesequence(5′ 3′)
18sATGATGTGCGGATTCTGGAAGCCTGGGGCCTTGCCAAAATSphk1GATGCATGAGGTGGTGAATGTGCTCGTACCCAGCATAGTGS100A10CCTCTGGCTGTGGACAAAATCTGCTCACAAGAAGCAGTGGPTX3AACAAGCTCTGTTGCCCATTTCCCAAATGGAACATTGGATNrf2GGGGTTCCCGTTTTTCTCCCGCAGTCACCCTGAACGCCCTC1qAGACACAGTGGGGTGAGGTCGGTCCCCTTTCTCTCCAAACH2 T23GGACCGCGAATGACATAGCGCACCTCAGGGTGACTTCATMX1TGGCATAACCAGAGTGGCTGCACCACCAGGCTGATTGTCTCFBGAGCGCAACTCCAGTGCTTGAGGGACATAGGTACTCCAGG
C3dAGCTTCAGGGTCCCAGCTAC
GCTGGAATCTTGATGG
AGACGC1.7 Westernblot法 移除培养液,用PBS洗涤细胞两次以去除杂质。然后将各组细胞用RIPA裂解液(Sigma,R0278)在冰上裂解1h后,在4℃、
13000r·min-1
离心20min。在RIPA蛋白裂解液
中添加混合的蛋白酶抑制剂(Thermo,87786)防止蛋白质降解。蛋白质浓度通过BCA蛋白质测定法测定。通过SDS PAGE分离等量的蛋白质(30μg)并半干转到PVDF膜(Millipore,USA)。用5%脱脂奶粉封闭后,分别用抗C3d抗体(CST,97425)、抗c Jun氨基末端激酶(c JunN terminalkinase,JNK)JNK抗体(ABcam,ab199380)、抗P JNK抗体(AB cam,ab278616)和抗GAPDH(ABcam,ab9484)在4℃孵育过夜。TBST洗涤3次后,用种属对应的辣根过氧化物酶标记的二抗室温孵育2h。洗涤后,使用增强型化学发光(ECL)系统(GEHealthcareLifeSciences,USA)可视化蛋白条带。
1.8 统计学方法 各组数据以均数±标准差描述,采用GraphPadPrism8 0软件(GraphPadsoftware,LaJolla,CA)进行统计分析。单因素方差分析(ANO VA)后,两两比较采用Tukey′spost hoctest,单一比
我心向阳什么意思较通过未配对t检验评估。2 结果
2.1 GSPs对原代星形胶质细胞活力的影响 不同浓度的GSPs干预24h后,分别采用LDH法和MTT法检测了药物对原代AS毒性和细胞增殖的影响。结果表明低、中浓度的(2 5、5、10、20和30mg·
L-1
)GSPs对原代AS没有细胞毒性,也不影响细胞的增殖,但高浓度(35、40和50mg·L-1)对细胞有
明显的细胞毒性(Fig1A),且抑制细胞的增殖(Fig
1B
)。这表明GSPs的给药浓度在30mg·L-1
之内对原代AS的活力没有影响,为后续实验药物浓度的确定提供了依据。
2.2 GSPs在体外氧自由基清除实验 为了确定GSPs的最优给药浓度,检测了GSPs的抗氧化作用,基于细胞活力实验结果,GSPs的最大给药浓度为35
mg·L-1。与Vc组相比,GSPs在体外对DPPH和
ABTS自由基具有强大的清除作用,且具有浓度依
赖性,且在30mg·L-1
时清除率分别达到95%和
92%(Fig2)。因此,将GSPs的给药浓度确定为30
mg·L-1。
2.3 GSPs对原代AS极化的影响 为了研究GSPs对AS极化的影响,从新生小鼠中提取分离原代AS,并使用免疫荧光法测定AS特异性标记物GFAP。如Fig3A所示,绝大多数细胞呈GFAP阳性,显绿色荧光。DAPI染核,胞核呈蓝色,为总细胞数。用IL 1α、TNF α和C1q孵育原代AS,发现A1型标记C3d和C1q在基因水平明显增加(Fig3B)。进一步对蛋白水平进行了检测,发现与正常组相比,模型组C3d和C1q的表达明显升高(Fig3C、3D),表明A1型AS模型成功建立。为了探索GSPs对
AS极化作用,用30mg·L-1的GSPs干预A1型AS
的极化,发现药物可显著降低C3d和C1q的表达(Fig4A、4B),抑制其向A1
型极化。
Fig1 LowconcentrationofGSPshadnoeffectonviabilityofprimaryAS
LDHassayandMTTassaywereusedtodetectthetoxicityofdifferentconcentrationsofGSPstoprimaryAS. P<0 05,
P<0 01vs0mg·L
-1·
97·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Jan;39(1)
Fig2 GSPshadastrongscavengingeffectonDPPHandABTSfreeradicalsinvitroinaconcentration dependentmanner
P<0 01vsVc
Fig3 GSPsinhibitedASpolarizationtotypeA1
A:GFAP+cellsweredetectedbyimmunofluorescence
stainingtodeterminethepurityofprimaryAS;B:ThegeneexpressionofmarkersinA1and
A2ASwasdetectedbyRT PCRassay;C:TheexpressionofC3dproteinofA1markerwasdetectedbyWesternblot;D:TheexpressionofC1qproteinof
A1markerwasdetectedbyELISA. P<
0 05,
P<0 01vsNor
.Fig4 GSPsinhibitedASpolarizationtotypeA1
A:TheexpressionofC3dproteinofA1markerwasdetectedbyWesternblot;B:TheexpressionofC1qproteinofA1markerwasdetectedbyELISA.
P<0 05,
P<0 01vsModel.
2.4 GSPs对A1型AS分泌的细胞因子的影响 研究表明,A1型AS可通过分泌细胞因子发挥作
用。因此,我们检测了GSPs(30mg·L-1)对其分泌
的细胞因子的影响。发现G
SPs明显抑制促炎因子TNF α、IL 1α和I
L 6的分泌(Fig5A),减少氧化应激因子H2O2的表达(Fig5B),促进抑炎因子TGF β和神经营养因子CNTF(Fig5C)的分泌。
2.5 GSPs对A1型星形胶质细胞JNK的影响 研究表明,IL 1α、TNF α和C1q激活的AS中JNK信号通路被激活,与AS的炎症反应有关,因此,接
·0
8·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Jan;39(1)
Fig5 GSPsinhibitedsecretionofinflammatoryfactorsandpromotedsecretionofanti inflammatoryfactorsandneurotrophicfactorsA:TheeffectofGSPsonthesecretionofTNF α,IL 1α,IL 6andIL 17inASwasdetectedbyELISA;B:TheeffectofGSPsontheexpressionofH2O2andROSinASwasdetectedbyELISA;C:TheeffectofGSPsonthesecretionofTGF βandCNTFinASwasdetectedbyELISA. P<0 05,  P<0 01vsModel.
下来检测了GSPs对JNK的影响,发现GSPs明显下
调了AS中JNK的磷酸化水平(Fig6)
Fig6 PhosphorylationofJNKinASinhibitedby
GSPswasdeterminedbyWesternblot
P<0 01vsModel.
3 讨论
  神经炎性脱髓鞘疾病中,大量的反应性AS增
殖,虽然其作用机制尚不清楚,但Barres等[13]根据
其表型和功能的变化,发现神经炎症和缺血诱导了
两种不同类型的反应性AS,并将其命名为A1型和
A2型。A1型AS大量存在于阿尔茨海默病、帕金森
病、肌萎缩侧索硬化症和MS中[3,14],并丧失了促进
培训总监神经元存活、突触重塑和吞噬的能力,同时分泌诸多
神经毒性因子损伤神经元和髓鞘结构。如在EAE
模型中,A1型可以通过高表达乳糖神经酰胺,促进
髓鞘脱失和加重中枢炎症的效应[5]。与之相反,A2
型则上调了许多神经营养因子的表达,促进CNS受
损组织的恢复和修复。如A2型可分泌CXCL8、CX
CL1和CXCL10等趋化因子募集OPCs至脱髓鞘部
位、高表达基质金属蛋白酶 1(metalloproteinase 1,
TIMP 1)和脑源性神经营养因子(brain derivedneu
rotrophicfactor,BDNF)促进髓鞘再生[13,15]。因此,
抑制A1型或诱导A2型反应性AS可能对疾病产生
有益的影响。本研究采用促炎因子C1q、TNF α和
IL 1α诱导高表达C3d的A1型AS,而GSPs可明显
抑制C3d的表达,表明GSPs可能通过抑制A1型
AS缓解髓鞘脱失。
研究发现,属于丝裂原活化蛋白激酶(mitogen
activatedproteinkinase,MAPK)的JNK信号通路,可
以参与AS的激活[16]。我们的实验证明了C1q、
TNF α和IL 1α诱导的A1型AS中存在JNK磷酸
化的明显增加,提示JNK信号通路的活化可能与AS
的极化有关。而GSPs是原花青素低聚体的混合
物,包括儿茶素、表儿茶素和原花青素B2等有效成
分,采用网络药理学的方法预测其作用靶点,发现
GSPs抑制中枢神经氧化应激和炎性因子的机制可
能与JNK的磷酸化有关[17]。本研究发现GSPs能够
降低A1型AS中JNK的磷酸化,抑制AS向A1型
极化,说明减少JNK的磷酸化GSPs影响AS极化的
靶点,为进一步研究GSPs的作用机制奠定了基础。
反应性AS的表型是动态变化的,其极化趋势
主要取决于微环境的不同刺激。如Barres等报道异
常活化的MG可通过分泌C1q、TNF α和IL 1α作用
于AS,并诱导其向A1型极化。A1型AS通过分泌
IL 1α、TNF α、IL 6、IL 17和C1q等促炎因子及
和ROS等氧化应激因子攻击和损伤神经组织
的同时,还可以反作用于A1型AS加重和促进继发
性炎症反应。如IL 17与其受体结合,可激活AS下
游的核因子(nuclearfactorκB,NF κB),导致促炎因
子的产生。而抗炎因子如IL 4、IL 10和TGF β等,
可以逆转A1型AS,激活AS的神经保护作用,诱导
其向A2型极化[18]。如TGF β信号能介导NF κB
高中成语积累的抑制,从而缓解中风后的神经炎症。因此,有目的
性地改变反应性AS的微环境,有利于获得具有神
经保护作用的表型。为了研究GSPs抑制A1型AS
极化的作用机制,我们进一步检测了体系中相关的
炎性因子、氧化应激因子、抗炎因子和神经营养因
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中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2023Jan;39(1)

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