黄芩苷通过TLR4MyD88NF-κB通路抑制链脲

更新时间:2023-07-01 14:37:16 阅读: 评论:0

(AS),soastoregulatethephenotypeandfunctionofASandmaximizetheirneuroprotectiveeffect.Meth ods TheeffectsofGSPsonthephenotype,secretionofpro inflammatoryfactorsandneurotrophicfactorsofA1ASinducedbyTNF α,IL 1αandC1qwereinves tigatedbyRT PCR,ElisaandWesternblotinvitro.AndJNKphosphorylationwasdeterminedusingWest ernblot.Results GSPssignificantlyreducedtheex pressionofC3dandC1qofA1ASmarkersandinhibi tedthephosphorylationofJNK.Moreover,comparedwiththemodelgroup,GSPscouldsignificantlyinhibitthereleaseofpro inflammatorycytokinesIL 6,IL 1α,IL 17andH
,andpromotethesecretionofanti in flammatorycytokineTGF βandneurotrophicfactorCNTF.Conclusions GSPscaninhibitthepolariza tionofAStoA1andimprovetheinflammatorymicro environment,whicharerelatedtotheinhibitionofJNKphosphorylation.
Keywords:astrocytes;GSPs;A1;JNK;cytokines;neurotrophicfactors
网络出版时间:2022-12-0918:32:01 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail//34.1086.R.20221209.1428.018.html黄芩苷通过TLR4/MyD88/NF κB通路抑制链脲佐菌素
色拉英语乐园诱导的阿尔茨海默病大鼠模型神经炎症反应
于文静,杨 苗,贺春香,金怡杰,李 泽,李 平,邓思思,成绍武,宋祯彦
(湖南中医药大学中西医结合心脑疾病防治湖南省重点实验室,湖南长沙 410208)
doi:10.12360/CPB202204021
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2023)01-0083-07中国图书分类号:R 332;R284 1;R322 81;R392 12;R745 7摘要:目的 探究黄芩苷对链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)侧脑室注射诱导阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)大鼠模型的脑内炎症和Toll样受体4(Toll likereceptor4,TLR4)/髓样分化因子(myeloiddifferentiationfactor88,MyD88)/核因子 κB(nuclearfactorkappaB,NF κB)通路的影响。方法 大鼠侧脑室注射STZ构建AD模型,分假手术组、模型组、黄芩苷低剂量(60mg-1·kg-1·d-1)、高剂量组(120mg-1·kg-1·d-1)、米诺环素组(36mg-1·kg-1·d-1)。Morris水迷宫实验检测大鼠学习和记忆能力;qPCR检测TNF α、IL 6、IL 1βmRNA表达;Westernblot检测TLR4、MyD88、NF κBp65、p NF κBp65以及胞核/胞质NF κBp65蛋白表达水平;免疫荧光检测NF κB入核及小胶质细胞活化情况。结果 与假手术组比较,模型组动物学习记
收稿日期:2022-08-10,修回日期:2022-11-15
基金项目:国家自然科学基金项目(No82074046,82004184);湖南省自然科学基金项目(No2021JJ40397);湖南省教育厅科研
基金重点项目(No21A0241);湖南省卫生健康委科研项
目(No202102042251)
作者简介:于文静(1996-),女,硕士,研究方向:中西医结合神经退行性疾病防治研究,E mail:17864190349@163.com;
成绍武(1976-),男,博士,教授,研究方向:中西医结合
神经退行性疾病防治研究,通信作者,E mail:scheng@
hnucm.edu.cn;
宋祯彦(1988-),男,硕士,高级实验师,研究方向:中西
医结合神经退行性疾病防治研究,通信作者,E mail:song
zhenyan2013@hnucm.edu.cn忆能力下降,TNF α、IL 6、IL 1βmRNA表达升高,TLR4、MyD88蛋白表达,p NF κBp65/NF κBp65比值和NF κBp65的胞核/胞质比升高,NF κB入核增多,小胶质细胞活化增加。与模型组比较,黄芩苷和
米诺环素干预后动物学习记忆能力明显提高,TNF α、IL 6、IL 1βmRNA表达降低,TLR4、MyD88蛋白表达,p NF κBp65/NF κBp65比值和NF κBp65的胞核/胞质比降低,NF κB入核减少,小胶质细胞活化减少。结论 黄芩苷可能通过抑制脑内小胶质细胞活化和TLR4/MyD88/NF κB信号通路激活,减轻AD脑内神经炎症发挥神经保护作用。
关键词:黄芩苷;阿尔茨海默病;链脲佐菌素;TLR4;MyD88;NF κB;神经炎症
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  阿尔茨海默病(AD)是一种以进行性认知功能障碍、记忆功能减退、生活能力下降并伴有精神行为异常为主的神经退行性疾病。我国现有约1000万痴呆患者,随着中国及全世界老龄化水平的增加,AD对全世界的经济负担将持续加重,据统计,到2030年将达到2 54万亿美元,到2050年将达到9 12万亿美元[1]。脑内的慢性炎症是AD的重要标志,小胶质细胞作为脑内重要的免疫细胞被活化及肿瘤坏死因子 α(tumornecrosisfactor α,TNF α)、白细胞介素 6(interleukin 6,IL 6)、白细胞介素 1β
(interleukin 1β,IL 1β)等促炎细胞因子被大量释放,使神经细胞凋亡或死亡,最终导致AD相关的行为[2]。TLR4大量表达于小胶质细胞上,通过髓样分化因子(myeloiddifferentiationfactor88,MyD88)衔接诱导核因子 κB(n
uclearfactorkappaB,NF κB)磷酸化和促炎细胞因子产生[3]。
目前证据表明,传统的非甾体类抗炎药虽然能在一定程度上减轻炎症,延缓AD的进展,降低认知功能的损害,但是其胃肠道并发症等副作用限制了长期作为临床药物使用的可能性,副作用小、性能更安全的天然产品作为AD患者的临床长期用药是更好的选择,大量研究证明,天然产品对于缓解AD脑内神经炎症发挥着重要作用[4]。黄芩作为传统中药之一,有清热燥湿、泻火解毒之效,研究表明,黄芩及茎叶具有抗神经炎症、抗氧化应激、缓解兴奋性神经毒性及抑制神经细胞凋亡的作用,可能对AD的治疗有效。黄芩苷是从黄芩中提取出来的一种黄酮类化合物,已被证明具有抗炎和神经保护作用[5]。课题组前期研究表明,黄芩苷可以通过抑制TLR4/NF κB信号通路减轻脂多糖/干扰素γ诱导的BV2细胞的炎症反应[6],但是,黄芩苷是否对动物模型有作用还尚不明确。本实验采用大鼠侧脑室注射STZ构建AD大鼠模型,从TLR4/MyD88/NF κB信号通路探讨黄芩苷对AD大鼠脑内炎症反应的作用及神经保护机制。
1 材料
1.1 实验动物 SPF级SD♂大鼠50只,体质量(150±20)g,购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司,许可证号:SCXK(湘)2019 0004,大鼠饲养在湖南中医药大学动物实验中心SPF级动物屏障系统中,分笼喂养(每笼3只),使用标准动物饲料和水喂养,恒温(25±dtd
2)℃,室内明暗周期设置为12h一循环,实验过程均符合动物伦理学要求(LLBH202105100001)。
1.2 药物与试剂 黄芩苷(110715,中国食品药品检定研究院);STZ、米诺环素、山羊抗兔二抗(S0130、H1928056、AP132P,美国Sigma Aldrich);β actin、IL 1β、IL 6、TNF α引物由上海生工生物工程有限公司合成;TRIzolReagent(15596018,美国Ther moFisherScientific);逆转录试剂盒(0521751,苏州近岸蛋白质科技股份有限公司);SYBRGreen预混液(MQ00401,上海莫纳生物);NF κBp65/RelA和phospho NF κBp65/RelA s276抗体(A2547和AP0123,武汉ABclonal);β actin(AF7018,中国Af finityBiosciences);TLR4抗体(D220102,生工生物工程(上海)股份有限公司);MyD88抗体(AH10163311,北京Bioss公司);HistoneH3抗体(#4499,CellSignalingTechnology);Iba1抗体(011 27991,日本WAKO和光纯药株式会社);细胞核蛋白与细胞质蛋白抽提试剂盒和PMSF(100mmol·L-1)(P0027和ST506,碧云天生物科技有限公司);RIPA蛋白裂解液(cw2333s,北京康为世纪生物科技有限公司);BCA试剂盒(A00445,杭州联科生物科技股份有限公司);TritonX 100和抗荧光衰减
封片剂(含DAPI)(T8200和S2110,北京索莱宝);Don keyanti GoatIgG(H+L)HighlyCross AdsorbedSec ondaryAntibody、AlexaFluor647(A32849,美国In vitrogen);通用二步法检测试剂盒(小鼠/兔增强聚合物法检测系统)(PV 9000,北京中杉金桥)。1.3 仪器 石蜡切片机(ThermoFisher,美国);AI+共聚焦激光显微镜(Nikon,日本);TissueFAXSPlus全景组织扫描成像系统(TissueGnosticsGmbH,奥地利);SorvallTMLegendTMMicro17R微量离心机(ThermoFisher,美国);Cytation3型多功能酶标仪(Bio Tek,美国);T100TMThermalCycler型实时荧光定量聚合酶链式反应扩增仪、Mini PROTEANTetra型电泳槽、MiniTrans Blot型转印槽、GelDocXR+凝胶成像系统(Bio Rad,美国)。
2 方法
2.1 STZ侧脑室注射构建AD大鼠模型 将21 6mgSTZ溶于300μL柠檬酸缓冲液中配置成72μg·μL-1的注射液。SD大鼠禁食12h后造模,麻醉给予3%戊巴比妥钠,大鼠头部固定于脑固定装置,以《大鼠脑立体定位图谱》的第六版作为参照,以前囟为基准,距离前囟向后0 8mm;距颅骨正中线左右各1 5mm;距颅骨表面进针3 7mm,往除假手术组外大鼠双侧侧脑
室各注5μLSTZ(2 4mg·kg-1)[7],假手术组注射5μL生理盐水,控制速度1μL·min-1,结束后留针5min。缓慢出针,伤口及时止血并涂碘伏,最后对伤口手术缝合,将动物放回饲养笼观察,等待自然苏醒。
2.2 分组与黄芩苷干预 适应性饲养1周后,将50只大鼠随机分为假手术组、模型组、黄芩苷干预低剂量组(60mg-1·kg-1·d-1)、高剂量组(120mg-1·kg-1·d-1)[2]、米诺环素组(36mg-1·kg-1·d-1)[8]5组。造模2d后,进行药物干预治疗14d,每天给药分为2次,固定时间在早晨9点和晚6点,药物干预组按上述剂量灌胃,其余两组以等体积生理盐水灌胃。
2.3 Morris水迷宫实验 药物干预14d后,进行
水迷宫实验,用Smart3 0软件记录大鼠的行动轨迹及时间路程数据。(1)定位航行实验:实验前5d,每天固定时间,从4个象限分别将大鼠放进水池中,头面向筒壁,软件设置大鼠寻找平台时间(逃避潜伏期)为1min。若1min内爬上平台且停留>2s,测试结束,记录所需时间;若未爬上平台,则逃避潜伏期记录时间60s,然后需由实验者将大鼠引导至平台,停留10s左右进行学习记忆。(2)空间探索实验:实验d6取出平台,再从4个象限位置将大鼠放入水池,记录60s内大鼠穿梭原平台区域的次数及在第一象限即平台象限停留的时间。freetube
mutualfund
2.4 取材及保存 行为学测试结束,麻醉大鼠给予3%戊巴比妥钠,固定大鼠四肢暴露腹部,消毒并打开腹腔,注射器吸取提前预冷生理盐水,左心室进针,剪右心耳行心脏灌注,至内脏发白,断头取脑。提前准备冰盒放置取出的脑组织,分离左脑保存固定在4
%多聚甲醛中,右脑海马放入冻存管置于液氮中速冻,后放入-80℃冰箱保存。
2.5 免疫荧光检测NF κB核转移情况和小胶质细胞活化情况 石蜡切片,于65℃烘烤1h,脱蜡后,3%H2O2灭活10min后,使用0 3%TritonX 100(PBS配制)透膜5min,然后5%正常驴血清封闭1h,分别使用NF κBp65(1∶200)、Iba1(1∶50)4℃孵育过夜,次日荧光二抗AlexaFluor647(红色,1∶500)避光室温1 5h,PBS洗3次,每次10min,最后滴加抗荧光淬灭剂(含DAPI),加盖盖玻片,使用全景组织扫描成像系统分析。
2.6 PCR法检测细胞表型标志物和炎性因子表达 取一半海马组织,加入1mLTRIzol研磨,加入氯仿200μL,离心取上清加入500μL异丙醇,离心弃上清加75%乙醇1mL,离心晾干乙醇,加DEPC水50μL溶解RNA,测定RNA浓度,计算调整RNA量为每20μL体系1μg,逆转录成cDNA,采用SYBR染料法使用Bio RedCFX96real timePCR仪进行扩增检测。PCR扩增体系为20μL,cDNA2μL,上下游引物各1μL;程序:95℃5min,1循环;95℃5s,
stefanie什么意思58℃30s,40循环;采用2-ΔΔCt法分析各目的基因
的mRNA相对表达水平,引物序列见Tab1。
2.7 Westernblot法检测TLR4/MyD88/NF κB信号通路相关蛋白的表达 另一半海马组织破碎仪破碎后取一部分加入RIPA裂解液(内含磷酸蛋白酶抑制剂),离心,上清即为海马细胞总蛋白;另一部分按照胞核与胞质蛋白抽提试剂盒说明书分别提取出细胞核和细胞质蛋白。使用B
CA试剂盒于酶标仪上测定各部分蛋白浓度,标曲R2
>0 99,计算并配置浓度为2g·L-1的上样缓冲液,-20℃保
存。电泳80V,30min;100V,90min;200mA湿转90min至0 45μm或0 22μm的PVDF膜;5%脱脂牛奶或5%BSA(磷酸蛋白)(TBST配制)室温摇床封闭1h后孵育一抗(TLR41∶1000、MyD881∶1000、phospho NF κBp651∶1000、NF κBp651∶1000、β actin1∶10000、HistoneH31∶8000)4℃过夜;次日二抗(1∶8000)37℃恒温1h,凝胶成像系统显影成像;全细胞以β actin作为参照,胞核以HistoneH3为参照,使用ImageJ软件对条带进行分析。
2.8 统计学方法 使用SPSS26 0软件进行数据的统计分析,计量资料均以均数±标准差表示,采用单因素方差分析(OneWayANOVA)及t检验;统计图使用PrismGraphpad8 0软件制作。3 结果
3.1 黄芩苷对AD大鼠模型学习记忆能力的影响 大鼠双侧侧脑室注射STZ诱导AD大鼠模型,造
模后连续14d给予不同浓度黄芩苷(60mg-1·kg-1·d-1,120mg-1·kg-1·d-1)和米诺环素组(36mg-1·kg-1·d-1)灌胃治疗。Morris水迷宫结
果显示,与假手术组相比,AD大鼠学习记忆能力有一定程度下降,寻找平台时间增加(P<0 01);与模型组相比,黄芩苷低(P<0 05)、高剂量和米诺环素(P<0 01)治疗后能明显减少AD大鼠寻找平台时间,行动目标明确。在空间探索实验中,与假手术组相比,AD大鼠第一象限停留的时间减少(P<0 01),且救生平台穿梭的次数明显减少(P<0 01);与模型组比较,黄芩苷低(P<0 05)、高剂量(P<0 01)和米诺环素(P<0 05)治疗后AD大鼠穿梭平台次数和第一象限停留时间增加(Fig1)。
Tab1 PrimersequencesofPCR
GeneForwardprimer(5’ 3’)宕机时间
Reverseprimer(5’ 3’)Length/bpmark twain
IL 1βGTGTAAAACGCAGCTCAGTAACATCAGCAAGCAGGAGTACGATG91IL 6CAGAATTGCCATTGCACAATAGCAGACAGCCACTGCCTTCCCTACTT142TNF αCCGCTTGGTGGTTTGCTACGACGGTCCCAACAAGGAGGAGAAGTTC113β
actinGTGTAAAACGCAGCTCAGTAACA
TCAGCAAGCAGGAGTACGATG
146
cut out
Fig1 EffectofbaicalinonlearningandmemoryofADrats(珋x±s,n=6)
a:Shamoperationgroup;b:Modelgroup;c:Low dose(60mg-1·kg-1·d-1)baicalingroup;d:High dose(120mg-1·kg-1·d-1)baicalingroup;e:Minocyclinegroup.A:RattrajectoryinMorriswatermazetest;B:Meanescapelatencyonday5;C:Timespentinthetargetquadrantduringthetest;D:Thefrequencyofpassingthroughtheplatform.##P<0 01vsshamoperationgroup; P<0 05,  P<0 01vsmodelgroup
3.2 黄芩苷对AD大鼠模型海马区小胶质细胞活化的影响 通过免疫荧光结果显示,假手术组小胶质细胞少有活化,模型组中小胶质细胞活化数量较假手术组明显增多(P<0 01),且呈现聚集性,多分布在海马CA2和CA3区;与模型组比较,在不同剂量的黄芩苷和米诺环素干预后均能抑制小胶质细胞活化(P<0 01)(Fig2)。
3.3 黄芩苷对AD大鼠模型海马区炎症因子表达的影响 采用qPCR检测各组大鼠海马区炎症因子的mRNA表达水平,与假手术组比较,模型组的TNF α、IL 6的表达升高(P<0 05),IL 1β的表达明显上升(P<0 01),差异有统计学意义;与模型组比较,黄芩苷低、高剂量和米诺环素处理能有效抑制TNF α、IL 6(P<0 05)、IL 1β(P<0 01)的表达,
差异有统计学意义(Fig3)。
3.4 黄芩苷对AD大鼠模型海马区TLR4/MyD88/NF κB信号通路的影响 TLR4/MyD88/NF κB信号通路调控促炎因子的产生,是经典的炎症通路。通过Westernblot法检测各组大鼠海马区TLR4、MyD88、NF κBp65、p NF κBp65的蛋白表达情况,提取各组大鼠海马区全蛋白,与假手术组相比,模型组TLR4、MyD88的蛋白表达量(P<0 01)及p NF κBp65/NF κBp65比值明显上升(P<0 05)。不同浓度的黄芩苷及米诺环素处理能有效抑制TLR4、MyD88的表达量,减少NF κBp65活化(P<0 01),差异有统计学意义。
提取各组大鼠海马区胞质和胞核蛋白,通过Westernblot法检测NF κB蛋白表达情况,结果见Fig4。与假手术组相比,模型组NF κBp65胞核/胞质比增加(P<0 05),说明NF κBp65入核增加,差异有统计学意义。不同浓度黄芩苷处理可降低NF κBp65胞核/胞质比,减少NF κBp65入核,米诺环素处理后与黄芩苷高剂量组干预结果一致(P<0 01)(Fig4)。
3.5 黄芩苷对AD大鼠模型海马区NF κB核转移的影响 免疫荧光结果显示,假手术组组织中NF κBp65主要位于胞质,而在模型组中NF κBp65出现散点状入核的细胞数量增多,在不
同剂量的黄芩苷或米诺环素干预下,一定程度上抑制NF κBp65进入细胞核,与Westernblot结果一致(Fig5)。
4 讨论
  AD是以进行性认知功能障碍和记忆功能减退为主的神经退行性疾病,多种证据表明脑内炎症是AD的重要病理学特征。STZ是一种亚硝基脲衍生物,会优先破坏胰岛β细胞,通常用作糖尿病实验动物模型。研究表明,侧脑室注射低剂量STZ可引起脑胰岛素信号稳态的破坏及脑内葡萄糖代谢障碍但不会诱发全身性糖尿病,这与散发型阿尔茨海默病(SAD)的病理学变化类似,其主要病理改变包括突触功能障碍、tau过度磷酸化、神经炎症、大脑中Aβ沉积、氧化应激和胰岛素抵抗等引起脑内神经元损失,最终导致学习记忆能力进行性缺失及认知行为改变[9],目前已成为较为成熟的AD动物模型。相较于APP/PS1小鼠,从基因层面促进Aβ生成模
Fig2 Effectofbaicalinonmicrogliaactivation
inhippocampusofADrats(珋x±s,n=6)
a:Shamoperationgroup;b:Modelgroup;c:Low dose(
60mg-1·kg-1·d-1)baicalingroup;d:High dose(120mg-1·kg-1·d-1)ba icalingroup;e:Minocyclinegroup.A:ExpressionofmicrogliamarkerIba1(red)byimmunofluorescence.NucleiwerestainedbyDAPI(blue).B:PositivecellsinCA2/CA3regionofhippocampus ##P<0 01vsshamoperationgroup;  P<0 01vsmodelgroup
拟AD发病过程,本模型模拟的是在AD发病类型中占比约为90%的SAD,更具有代表性。STZ侧脑室注射的AD模型已被证明脑内TNF α、IL 1β、IL 6等促炎因子升高[10]及NF κB的上调[11],说明神经炎症在此AD模型中是关键性病理特征。本研究探索了黄芩苷对STZ侧脑室注射损伤的AD大鼠模型的脑内炎症的抗神经炎症作用,发现黄芩苷可以对AD大鼠起到神经保护作用,在水迷宫实验中,模型组大鼠找到平台的时间明显较正常组、药物组及阳性对照组延长,说明STZ侧脑室注射损伤了大鼠的学习记忆能力,而给与黄芩苷的AD
大鼠的逃避潜
Fig3 EffectofbaicalinonTNF α,IL 6andIL 1βmRNAexpressioninhippocampusofADrats(珋x±s,n=6)a:Shamoperationgroup;b:Modelgroup;c:Low dose(60mg-1·kg-1·d-1)baicalingroup;d:High dose(120mg-1·kg-1·d-1)ba icalingroup;e:Minocyclinegroup.#P<0 05,##P<0 01vsshamopera tiongroup; P<0 05,  P<0 01vsmodelgrou
课外活动英语
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Fig4 EffectofbaicalinonTLR4/MyD88/NF κBsignalingpathwayinhippocampusofADrats(珋x±s,n=3)a:Shamoperationgroup;b:Modelgroup;c:Low dose(60mg-1·kg-1·d-1)baicalingroup;d:High dose(120mg-1·kg-1·d-1)ba icalingroup;e:Minocyclinegroup.A,B:TheproteinlevelsofTLR4,MyD88,p NF κBp65,NF κBp65,nucleusNF κBp65,cytoplasmNF κBp65inhippocampusweredetectedbyWesternblot.#P<0 05,##P<0 0
1vsshamoperationgroup; P<0 05,  P<0 01vsmodelgroup

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