基于NLRP3炎症小体研究芍药苷对神经病理性疼痛模型大鼠的作用机制

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论文字数:**** 论文编号:lw202326637 日期:2023-07-22 来源:论文网

本文是一篇药学论文,笔者经过研究,得出结论:在NP状态下CCI模型大鼠手术侧脊髓背角NLPR3炎症小体被大量激活,PF通过药理抑制NLPR3的激活发挥对NP的镇痛作用。
材料与方法
1 材料
1.1 实验动物 同第一部分。
1.2 实验仪器
冷冻切片机(美国Thermo Scientific公司) 除以上仪器外,本部分实验研究中使用的仪器与前两部分实验仪器相同。
1.3 主要试剂和抗体
ML385(美国MedChemExpress公司 细胞核蛋白与细胞浆蛋白抽提试剂盒(P0028)(上海碧云天生物技术有限公司 DAPI(武汉Servicebio生物科技有限公司) 二氢乙锭(武汉Servicebio生物科技有限公司) 兔抗Nrf2(英国Abcam公司) 兔抗Keap(英国Abcam公司) 兔抗IL-1β(英国Abcam公司) 兔抗组蛋白H3(美国Cell Signaling Technology公司除以上试剂和抗体外,其余试剂和抗体同第一部分。
1.4 试剂配制
除以下试剂配制外,其余使用的试剂配制方法同第一部分。 根据课题组的研究和参考文献中的给药剂量,ML385先溶解于少量DMSO中,再用生理盐水稀释至浓度为500 pmol/5 μL。
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2 实验方法
2.1 CCI模型制备
同第一部分CCI模型制备。
2.2 分组及给药
50只雄性SD大鼠随机分为:Sham+vehicle组、CCI+vehicle组、CCI+ML385、CCI+PF和CCI+ML385+PF组。
ML385使用微量注射器注射10 μL至大鼠脊髓L5~6间隙。其余各组采用腹腔注射给药,Sham组和CCI组予以等量生理盐水,连续给药11 d。
2.3 行为学检测
2.3.1 机械痛阈检测 同第一部分机械痛阈检测。
2.3.2 热痛阈检测
同第一部分热痛阈检测。
2.4 组织样本收集
CCI术后第11 d,给药及行为学检测完成后,处死大鼠。部分大鼠收集脊髓腰椎L4~5段,用锡箔纸包裹后装入EP管内液氮冷冻后冻存于−80°C超低温冰箱中,用于Western blot等检测。
其余大鼠暴露脊髓,取出脊髓组织用PBS缓冲液漂洗,立即放入装有适量OCT包埋剂的模具内,调整脊髓组织位置及方向,液氮内冷冻,取出脊髓组织OCT冷冻块−80°C保存,用于冷冻切片制备。


药学论文参考

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结果
1 行为学检测
1.1 机械痛阈检测
机械性痛阈检测结果显示,各组大鼠于术前1 d机械痛阈差异无统计学意义(P>0.05)。与Sham组相比,各组大鼠在CCI术后第3 d机械痛阈出现明显降低(P<0.001)。与CCI组相比,CCI+ML385组大鼠在术后第3 d出现了更为严重的机械痛敏(P<0.05)。与CCI组相比,CCI+PF组在术后第7 d机械痛阈显著提高(P<0.01);在术后第11 d,CCI+ML385+PF组和CCI+PF组机械痛阈显著提高(P<0.01,P<0.001)(如图10A所示)。
1.2 热痛阈检测
结果显示,各组大鼠术前1 d热痛阈无显著性差异(P>0.05)。与Sham组相比,大鼠在CCI术后第3 d热痛阈显著降低(P<0.001)。与CCI组相比,CCI+ML385+PF组和CCI+PF组在术后第 7 d热痛阈明显提高(P<0.01)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+ML385+PF组大鼠热痛阈有明显提高(P<0.01),CCI+PF组大鼠热痛阈有显著的提高(P<0.001)(如图10B所示)。
以上结果表明,使用Nrf2特异性抑制剂ML385后,大鼠痛觉超敏症状有所加深,但ML385不能消除PF的镇痛作用。


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2 PF对Keap1-Nrf2信号通路蛋白的影响
为了研究Keap1-Nrf2信号通路在PF镇痛作用中的作用机制,本研究采用Western blot实验检测了脊髓组织中各蛋白的表达水平。
结果显示,与Sham组相比,术后第11 d,CCI组大鼠脊髓Nrf2总蛋白无明显变化(P>0.05)。与Sham组相比,术后第11 d,CCI+PF组大鼠脊髓Nrf2总蛋白无明显变化(P>0.05)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+ML385组脊髓Nrf2总蛋白表达水平显著降低(P<0.001)。与CCI+PF组相比,术后第11 d,CCI+ML385+PF组大鼠脊髓Nrf2总蛋白表达水平显著降低(P<0.001)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+PF组大鼠脊髓Nrf2总蛋白表达水平无明显变化(P>0.05)(如图11B所示)。结果表明ML385可降低大鼠脊髓Nrf2总蛋白表达水平,PF对大鼠脊髓Nrf2总蛋白表达水平无影响。
与Sham组相比,在术后第11 d,CCI组大鼠脊髓Keap1表达水平无明显变化(P>0.05)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+ML385大鼠脊髓Keap1表达水平有明显提高(P<0.05)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+PF组和CCI+ML385+PF组大鼠脊髓Keap1表达水平均无明显变化(P>0.05)(如图11C所示)。结果表明ML385可提高脊髓细胞内Keap1的表达,PF对Keap1的表达无影响。
与Sham组相比,在术后第11 d,CCI组大鼠脊髓细胞核Nrf2含量显著提高(P<0.001)。与CCI组相比,术后第11 d,CCI+ML385组大鼠脊髓核Nrf2含量显著降低(P<0.001);CCI+PF组大鼠脊髓核Nrf2含量显著提高(P<0.01)。与CCI+PF组相比,术后第11 d,CCI+ML385+PF组大鼠脊髓核Nrf2含量显著下降(P<0.001)(如图11D所示)。结果表明ML385对Nrf2向细胞核转移有抑制作用,PF可促进Nrf2向细胞核转移。
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结果 ......................15
1 行为学检测......................15
1.1 机械痛阈检测......................15
1.2 热痛阈检测.....................15
讨论........................20
1 NP模型选择........................20
2 NLRP3炎症小体参与NP..........................20
结论......................30
讨论

NLRP3炎症小体的激活分启动和激活两步完成,启动过程中,NLRP3炎症小体各组成结构和炎性因子前体成分表达提高,包括NLRP3、pro-IL-1β等[64]。激活后的NLRP3炎症小体可产生caspase-1,促进pro-IL-1β水解为具有生物活性的IL-1β分子[16]。在实验中,PF显著改善了CCI模型大鼠的疼痛行为,降低了大鼠脊髓背角NLRP3和caspase-1表达水平。同时,脊髓背角pro-IL-1β和IL-1β表达水平也明显降低,表明PF对NLRP3的激动和激活步骤均具有抑制作用。
ROS是一类高反应性分子,正常生理状态下,可被机体内的抗氧化分子消除,维持在较低水平。外周神经损伤后,神经炎症可促使细胞产生过量的ROS,进入氧化应激状态。这一过程中通常伴随着NLRP3炎症小体的大量激活[65]。Keap1-Nrf2信号通路是体内调节ROS水平的主要途径,且该通路被报道在NLRP3炎症小体的激活中发挥了重要作用[25]。正常生理条件下,细胞内Nrf2与Keap1结合,Nrf2无法进入细胞核驱动抗氧化基因表达。Keap1-Nrf2信号通路激活后,Keap1与Nrf2分离,游离的Nrf2移入细胞核,驱动的抗氧化基因表达,增强细胞的抗氧化能力,降低ROS水平[66, 67]。且Nrf2可降低NLRP3、ASC表达水平,阻止caspase-1前体切割,抑制NLRP3炎症小体激活[68]。在本研究中,PF对Keap1和Nrf2总蛋白无明显影响,但促进了Nrf2向细胞核转移,降低脊髓背角ROS和caspase-1含量,表明PF对NLRP3炎症小体的抑制作用与其促进Nrf2入核,增强细胞抗氧化性相关。且分子对接模拟显示PF可能与Keap1非共价结合,促使Keap1与Nrf2分离。为了验证这一结果,通过给予CCI模型大鼠Nrf2特异性抑制剂ML385发现,大鼠脊髓背角NLRP3表达上调,大鼠疼痛行为加剧,但ML385不能完全消除PF对NLRP3炎症小体的抑制作用及对NP的镇痛作用。由于PF具有调节免疫细胞功能及活化[69],调节多种信号通路(MAPKs/NF-κB、PI3K/Akt/mTOR、JAK2/stat3等信号通路)[70]等多种生理活性,课题组推测ML385不能完全消除PF功效与PF可通过多种机制抑制NLRP3炎症小体激活有关,激活Keap1-Nrf2信号通路只是众多分子机制之一,其他机制值得继续深入研究。
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结论
本研究通过对PF的药理作用分析总结,结合NP的发病机制,推测PF可通过其良好的抗炎活性和抗氧化性缓解NP,并以此为依据,采用CCI动物模型,探讨NP的镇痛作用机制。经研究,得出以下结论:
1. 在NP状态下CCI模型大鼠手术侧脊髓背角NLPR3炎症小体被大量激活,PF通过药理抑制NLPR3的激活发挥对NP的镇痛作用。
2. PF对NLRP3炎症小体的抑制作用与其激活Keap1-Nrf2通路调节抗氧化基因的水平,限制ROS水平有关。
参考文献(略)

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