基于NLRP3/Caspase-1细胞焦亡通路研究金匮肾气丸治疗慢性肾衰竭大鼠的疗效机制

目的以NOD样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like protein3,NLRP3)/半胱氨酸蛋白酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)细胞焦亡通路为切入点,研究金匮肾气丸改善慢性肾衰竭大鼠的疗效机制。方法将80只7周龄雄性Wistar大鼠以随机的方式抽取正常组和假手术组各20只,其中正常组不行手术干预,假手术组仅行手术剥离双肾被膜;40只造模组大鼠依据文献方法行5/6肾切除术制备慢性肾衰竭模型,4周后将造模组造模成功并存活的34只大鼠随机平均分为金匮肾气丸组17只及模型组17只。其中金匮肾气丸组予金匮肾气丸药液,正常组、假手术组及模型组予等量生理盐水进行灌胃56 d。期间观察大鼠一般情况。第57天取材检测大鼠的红细胞(red blood cell,RBC)、血红蛋白(hemoglobin,Hb)、血清肌酐(serum creatinine,Scr)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)值。并测定左肾组织NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白[apoptosis-associ-ated speck-like protein containing caspase recruitment domain(CARD),ASC]、Caspase-1、白细胞介素(interleukin,IL)-18及IL-1β的mRNA及蛋白含量表达情况及肾组织病理形态。结果正常组和假手术组大鼠各项指标无明显差别(P>0.05)。金匮肾气丸组大鼠的RBC、Hb水平相对模型组显著升高(P<0.05)。金匮肾气丸组大鼠的Scr、BUN水平相对模型组显著降低(P<0.05)。金匮肾气丸组大鼠相对于模型组大鼠NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-18、IL-1β的mRNA和蛋白表达含量则显著降低(P<0.05),光学显微镜及透射电镜观察显示:正常组及假手术组结构形态正常。金匮肾气丸组大鼠病变程度明显轻于模型组大鼠。结论金匮肾气丸可明显改善CRF大鼠的贫血状态、肾功能情况,升高RBC、Hb水平,降低Scr、BUN水平。金匮肾气丸可明显减轻慢性肾衰竭大鼠炎症反应情况,延缓肾衰竭进展。金匮肾气丸延缓慢性肾衰竭进展的机制可能与抑制NLRP3/Caspase-1细胞焦亡信号通路,下调NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-18、IL-1β的表达有关。

芩百清肺浓缩丸对感染后咳嗽大鼠NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路的影响

目的:探讨芩百清肺浓缩丸(芩百)对感染后咳嗽(PIC)大鼠NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3/半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶1/白细胞介素1β(NLRP3/Caspase-1/IL-1β)信号通路的调节作用。方法:40只SD大鼠随机分为正常组、模型组、阳性对照组(阿斯美)及芩百清肺浓缩丸(芩百)组,每组10只。采用烟熏联合LPS滴鼻法及辣椒素雾化吸入法构建PIC模型。于造模后第18天开始灌胃给药,芩百组给予芩百清肺浓缩丸水溶液1.65 g/kg,阳性对照组给予阿斯美25.11 mg/kg,每日1次,连续给药10 d。末次干预后,ELISA检测BALF中IL-1β含量,、Western blot检测肺组织NLRP3、Caspase-1蛋白表达。结果:与正常组相比,模型组BALF中IL-1β含量以及肺组织NLRP3、Caspase-1蛋白表达均显著升高(P<0.05);与模型组相比,阳性对照组和芩百组上述指标均显著降低(P<0.05);芩百组BALF中IL-1β水平和肺组织NLRP3蛋白表达均显著低于阳性对照组(P<0.05)。结论:芩百清肺浓缩丸能够显著减轻PIC大鼠的气道炎症和气道高反应性,其作用机制可能与抑制NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路有关。

基于NLRP3/Caspase-1/GSDMD通路探讨自身免疫性甲状腺炎伴抑郁症模型的制备与评价

目的探讨自身免疫性甲状腺炎伴发抑郁症动物模型的制备与评价,并基于NOD样受体蛋白-3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)/含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)/消皮素D(gasdermin D,GSDMD)通路加以验证。方法32只NOD.H-2H4小鼠随机分为正常组(N组)、抑郁组(DP组)、自身免疫性甲状腺炎伴抑郁症组(AIT+DP组)、自身免疫性甲状腺炎组(AIT组),每组8只。N组正常饲养,DP组采取5周慢性不可预知温和刺激(chronic unpredictable mild stress,CUMS),AIT组予0.05%碘化钠水溶液建立自身免疫性甲状腺炎模型,AIT+DP组在建立AIT动物模型基础上施加5周CUMS建立AIT+DP动物模型。通过观测小鼠甲状腺组织结构及淋巴细胞浸润情况和血清甲状腺过氧化物酶抗体(thyroid peroxidase antibody,TPOAb)和甲状腺球蛋白抗体(anti-thyroid autoantibodies,TGAb)水平评价小鼠自身免疫性甲状腺炎模型是否制备成功;通过测定体重、糖水偏好率、旷场行为学(中央象限时间、中央象限比例、站立次数、排便次数、毛发梳理时间),大脑皮质、海马病理变化及大脑皮质小胶质细胞焦亡相关蛋白水平评价小鼠抑郁状态。模型小鼠同时符合上述自身免疫性甲状腺炎与抑郁症相关指标检测,则表明AIT+DP动物模型制备成功。结果与N组比较,AIT组与AIT+DP组血清TGAb、TPOAb水平显著增加(P<0.01),甲状腺可见大量炎细胞浸润,DP组与AIT+DP组小鼠中央象限时间、中央象限比例、站立次数、排便次数、毛发梳理时间有不同程度降低,大脑皮质神经胶质细胞增多,神经元细胞减少,伴有部分细胞核萎缩,NLRP3、IL-1β、Caspase-1、GSDMD-N蛋白表达水平显著上调,AIT+DP组尤为明显(P<0.01)。结论0.05%碘化钠水溶液与CUMS可较好地模拟AIT+DP模型动物外在表现与内在指标变化,可为AIT+DP疾病的研究提供动物模型参考。

中药通过调控NLRP3/caspase-1通路干预溃疡性结肠炎研究进展

溃疡性结肠炎是一种慢性非特异性炎症性肠道疾病,被世界卫生组织列为现代难治疾病之一,具有病程长,治疗难度大,易致癌等特点,其主要病理机制是肠道炎症和黏膜损伤的复发-缓解过程,其中炎症反应的“级联效应”发挥了重要作用,细胞焦亡是一种新型的促炎性细胞程序性细胞死亡,主要由含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶-1(caspase-1)蛋白发挥效应。研究发现,由NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)/caspase-1信号通路激活的细胞焦亡机制与溃疡性结肠炎密切相关,有望成为治疗溃疡性结肠炎药物研发的筛选靶点。近年来,诸多基础研究探索中医药通过调控NLRP3/caspase-1信号通路介导的细胞焦亡治疗溃疡性结肠炎的作用及机制,本文对其作用机制及靶向调控该通路的中医药研究进展进行综述,以期为溃疡性结肠炎疾病的防治提供新的治疗策略和思路。

苦柯胺B调控NLRP3/Caspase-1/GSDMD焦亡通路减轻脂多糖诱导的巨噬细胞炎症

目的:探讨苦柯胺B(KB)对脂多糖(LPS)诱导的人单核细胞白血病THP-1细胞核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)/半胱氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)/消皮素D(GSDMD)焦亡通路的调控作用。方法:THP-1细胞经100 ng/mL佛波酯(PMA)诱导24 h成为巨噬细胞,采用CCK-8法检测KB对细胞活力的影响,确定合适的浓度用于后续实验;由LPS联合三磷酸腺苷(ATP)诱导建立巨噬细胞炎症损伤模型(LPS组),采用不同浓度KB及NLRP3炎症小体抑制剂MCC950处理细胞,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组NLRP3、Caspase-1、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、白细胞介素(IL)-1β、GSDMD及高迁移率族蛋白B1(HMGB-1)mRNA表达,采用western blotting法检测炎症小体组分及焦亡相关蛋白的表达,酶联免疫吸附试验(ELISA)测定细胞上清液IL-1β的含量,检测细胞上清液乳酸脱氢酶(LDH)释放量,Annexin-V-PE/7-AAD染色检测细胞凋亡。结果:KB浓度为12.5~400μmol/L范围内对THP-1细胞活力无明显影响。与对照组(未处理细胞)比较,LPS组NLRP3、Caspase-1、IL-1β、GSDMD、HMGB-1 m RNA表达上调,经MCC950或KB处理后,上述mRNA表达水平较LPS组下降(均P<0.05)。与对照组比较,LPS组NLRP3、Caspase-1、Cleaved Caspase-1、GSDMD、GSDMD-NT、HMGB1蛋白表达量均较对照组升高,经MCC950或KB处理后上述蛋白表达下调,细胞培养上清液中IL-1β分泌量和LDH释放量降低(均P<0.05),细胞凋亡减少。结论:KB可通过抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD通路介导的焦亡来改善LPS诱导的THP-1细胞炎症。

基于NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路探讨针灸预防应激性胃溃疡细胞焦亡的作用机制

目的:观察针刺与艾灸对应激性胃溃疡模型大鼠的防治作用及其对模型大鼠胃黏膜NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)/半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)/消皮素D(GSDMD)细胞焦亡通路的干预作用,探索其作用机制。方法:将SD大鼠随机分为正常组、模型组、预灸组和预针刺组。预灸组和预针刺组大鼠分别予艾灸、针刺中脘、足三里,每穴刺激20 min,连续7 d;正常组、模型组大鼠仅予艾灸支架固定。除正常组外,其余各组大鼠采用无水乙醇与阿司匹林混悬液灌胃制备应激性胃溃疡模型。造模结束后次日,各组大鼠麻醉后取血分离血清,取胃黏膜组织。评估胃黏膜损伤指数(UI),苏木精-伊红(HE)染色法观察胃黏膜组织的病理形态变化,酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-18水平,蛋白质免疫印迹(Western blot)法分析胃黏膜组织NLRP3、Caspase-1及GSDMD蛋白表达。结果:模型组大鼠UI值明显高于正常组(P<0.01),胃黏膜组织明显损伤,存在出血灶,病理显示大量红细胞渗出;预灸组和预针刺组大鼠UI值均明显低于模型组(P<0.01),其中预灸组UI值明显低于预针刺组(P<0.05);预灸组和预针刺组胃黏膜组织表面只有少量出血灶,病理显示胃黏膜大体完整,有少量红细胞渗出,其中预灸组胃黏膜病变程度更轻。模型组大鼠血清TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18水平均明显高于正常组(P<0.01);预灸组和预针刺组上述指标水平均明显低于模型组(P<0.05,P<0.01),其中预灸组上述指标水平均明显低于预针刺组(P<0.05,P<0.01)。模型组大鼠胃黏膜组织NLRP3、Caspase-1及GSDMD蛋白表达水平均显著高于正常组(P<0.05);预灸组和预针刺组上述蛋白表达水平均明显低于模型组(P<0.05),其中预灸组Caspase-1蛋白表达水平明显低于预针刺组(P<0.05)。结论:针刺与艾灸均可以预防应激性胃溃疡胃黏膜损伤,其可能通过调控胃黏膜组织中NLRP3/Caspase-1/GSDMD细胞焦亡通路蛋白表达水平,缓解胃黏膜炎症反应,其中艾灸预处理对炎症因子的改善更具优势。

基于NLRP3/caspase-1/GSDMD信号通路探讨双硫仑改善HFpEF大鼠心功能的机制

目的:探讨双硫仑(DSF)在高脂饮食(HFD)和一氧化氮阻滞剂Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME诱导的射血分数保留的心力衰竭(HFpEF)大鼠模型中的作用及可能的机制。方法:通过HFD+L-NAME构建HFpEF大鼠模型;将SD大鼠随机分为三组:control组(给予正常饮食和水喂养)、HFpEF组(给予HFD和含0.5 g/L L-NAME的饮用水喂养)和DSF+HFpEF组(在HFD+L-NAME的基础上给予DSF治疗)。5周后,使用超声心动图和运动力竭实验检测心功能;苏木素-伊红和麦胚凝集素染色检测心肌病理改变;Masson染色检测心肌纤维化程度;TUNEL染色观察细胞凋亡水平;Western blot检测心肌中核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)、cleaved caspase-1和消皮素D的N端片段(GSDMD-N)蛋白水平;ELISA检测血清N末端脑利尿钠肽前体(NT-proBNP)水平及心肌中白细胞介素1β(IL-1β)和IL-18含量。结果:与control组相比,HFpEF组大鼠体重、收缩压、舒张压、E/E'比值、舒张期左心室前壁厚度(LVAWd)和血清NT-proBNP水平均显著升高(P<0.05),E/A比值和整体纵向应变(GLS)绝对值均显著降低(P<0.05);与HFpEF组相比,DSF+HFpEF组大鼠体重、E/E'比值、舒张压和血清NTproBNP水平均显著降低(P<0.05),E/A比值和GLS绝对值显著升高(P<0.05),收缩压、舒张期左心室后壁厚度(LVPWd)和左心室射血分数(LVEF)无显著改变(P>0.05)。与control组相比,HFpEF组大鼠心肌纤维化面积、心肌细胞横截面积和凋亡率均显著升高(P<0.05),DSF+HFpEF组大鼠上述指标均显著下降(P<0.05)。Western blot和ELISA结果显示,与control组相比,HFpEF组大鼠心肌中NLRP3、cleaved caspase-1和GSDMD-N蛋白水平及炎症因子IL-1β和IL-18含量均显著升高(P<0.05);与HFpEF组相比,DSF+HFpEF组大鼠上述指标均显著下降(P<0.05)。结论:DSF可改善HFpEF大鼠心功能,抑制心肌重构,其机制可能与抑制NLRP3/caspase-1/GSDMD信号通路、减轻心肌炎症反应有关。

基于NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路探讨芍药苷对雄性大鼠急性辐射诱导的心脏损伤的作用和机制

目的基于NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路探讨芍药苷(PF)对雄性大鼠急性辐射诱导的心脏损伤的作用和机制。方法将雄性Wistar大鼠随机分为空白对照组(Con组)、单纯照射20Gy组(Mod组)和芍药苷低剂量+20Gy照射组(L组)、芍药苷中剂量+20Gy照射组(M组)、PF高剂量+20Gy照射组(H组)。采用6 MV X线经心前区照射(单次20 Gy)制作心肌损伤模型。PF组自照射前7 d开始至照射后7 d,隔天灌胃(芍药苷低剂量组为25.0 mg/kg、中剂量组为50.0 mg/kg、高剂量组为75.0 mg/kg),Con组和Mod组以同样方式予生理盐水。用ELISA法检测血清中的IL-1β、IL-18表达水平;用HE染色法观察心肌组织的病理损伤情况;用WB法和IHC法检测心肌组织中的NLRP3、caspase-1、GSDMD、IL-1β蛋白表达水平。结果与Con组相比,Mod组血清中的IL-1β、IL-18表达水平明显升高(P<0.05)。与Mod组比,PF组血清中的IL-1β、IL-18表达水平降低;与Con组比,Mod组的心肌细胞广泛大片状坏死、断裂,排列紊乱,心肌间质有大量炎性细胞浸润,横纹肌消失;与Mod组比,随着PF剂量升高,细胞逐渐恢复正常,排列整齐,心肌炎性细胞浸润减轻;与Con组相比,PF组心肌组织中的NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β表达水平明显升高(P<0.05);与Mod组比,随着PF剂量升高,Mod组心肌组织中的NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β表达水平降低。结论芍药苷可减少辐射诱导的心肌损伤引起的心肌炎症及心肌细胞焦亡,起到心肌保护作用。NLRP3炎症小体可作为辐射诱导的心肌损伤潜在治疗靶点。

基于NLRP3/caspase-1/GSDMD信号通路介导的细胞焦亡探讨大黄糖络丸对糖尿病肾脏疾病的干预效应

目的探讨大黄糖络丸(Dahuang Tangluo pills,DHTL)对糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease,DKD)db/db小鼠NOD样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)/半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1(cystein-asparate protease-1,caspase-1)/消皮素D(gasdermin D,GSDMD)通路介导的细胞焦亡的干预效应及机制。方法将8只db/m小鼠作为空白对照组,将40只db/db小鼠造模成功后随机分为模型组,DHTL低剂量组、中剂量组、高剂量组,达格列净组,每组各8只。空白组和模型组给予等体积生理盐水灌胃,DHTL低、中、高剂量组分别给予DHTL溶液0.9、1.8、3.6 g·kg^(-1),达格列净组给予达格列净片溶液1.5 mg·kg^(-1),6组小鼠均每日灌胃1次,连续给药10周,给药期间每日检测小鼠体质量并调整灌胃剂量。给药结束后分别检测各组小鼠空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)及体质量;采用全自动生化分析仪检测小鼠24 h尿总蛋白(24 h urine protein,24h-UTP)、血肌酐(creatinine,Scr)及尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)水平;采用ELISA测定小鼠肾组织中IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α水平;HE染色观察小鼠肾组织病理改变;TUNEL染色观察小鼠肾组织细胞DNA的损伤情况;采用RT-PCR和Western blot检测小鼠肾组织NLRP3、caspase-1、GSDMD mRNA及蛋白表达。结果与空白组比较,模型组小鼠FBG、体质量、24h-UTP、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α均明显升高(P<0.01);小鼠肾脏组织中NLRP3、caspase-1、GSDMD mRNA及蛋白表达明显增加(P<0.01)。与模型组比较,各给药组小鼠FBG、体质量、24h-UTP、IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α水平不同程度降低(P<0.05);小鼠肾脏组织病理形态均不同程度改善,肾脏组织阳性细胞数量明显减少(P<0.05);DHTL高、中剂量组及达格列净组小鼠肾组织NLRP3、caspase-1、GSDMD mRNA及蛋白表达均明显下降(P<0.05)。结论DHTL可改善DKD小鼠的肾损伤,其机制可能通过调控NLRP3/caspase-1/GSDMD通路抑制细胞焦亡,缓解DKD小鼠的炎症反应。

E.coli HPI通过NLRP3/caspase-1信号通路诱导细胞焦亡而促进肠道炎症

目的:探究大肠埃希菌(Escherichia coli,E.coli)强毒力岛(high-pathogenicity island,HPI)对细胞焦亡及肠道炎症的影响。方法:用含HPI的E.coli株(HPI+)、HPI缺失的E.coli株(△HPI)和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)分别处理昆明小鼠和IPEC-J2细胞(猪小肠上皮细胞)。测定小鼠肠道乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)活性、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、IgA表达和分泌性IgA(secretory IgA,SIgA)含量;HE和TUNEL染色观察肠道损伤;RT-qPCR、免疫组织化学染色和Western blot检测小鼠肠组织和IPEC-J2细胞中核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)/caspase-1信号通路关键调控点的表达;ELISA检测小鼠血清和IPEC-J2细胞培养上清液中白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)和IL-18含量;共聚焦显微镜观察NLRP3与caspase-1的共定位。siRNA沉默IPEC-J2细胞的NLRP3,验证NLRP3在E.coli HPI感染中的关键调控功能。结果:相对于△HPI感染,E.coli HPI显著降低小鼠肠道SOD活性,增加IgA+B细胞,并促进LDH的释放和SIgA的分泌;ELISA、HE染色和TUNEL染色结果显示,E.coli HPI促进了小鼠肠道上皮细胞DNA断裂、组织损伤和炎症;Western blot结果显示,相对于△HPI,E.coli HPI感染使得小鼠肠道消皮素D的N端片段(gasdermin D N-terminal fragment,GSDMD-N)蛋白水平显著升高;RT-qPCR和免疫组织化学染色结果显示,E.coli HPI显著促进了小鼠肠道和IPEC-J2细胞中NLRP3、含caspase募集结构域的凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase recruitment domain,ASC)、caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18的mRNA和蛋白表达,IL-1β和IL-18分泌增加;共聚焦显微镜观察发现,相对于△HPI感染,E.coli HPI显著促进了NLRP3炎症小体的组装,使得NLRP3与caspase-1发生共定位;此外,在NLRP3沉默的IPEC-J2细胞中观察到E.coli HPI诱导的细胞炎症、细胞损伤及NLRP3/caspase-1信号通路的激活被缓解。结论:HPI的存在增强了E.coli的毒力水平,促进肠道炎症;NLRP3/caspase-1信号通路调控的细胞焦亡参与了E.coli HPI诱导的肠道损伤。

桑色素抑制NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路对慢性阻塞性肺疾病大鼠肺泡上皮细胞焦亡的影响

目的:探讨桑色素(MH)抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)/半胱氨酸天冬氨酸酶-1(Caspase-1)/IL-1β信号通路对慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠肺泡上皮细胞焦亡的作用机制。方法:采用烟熏法建立COPD模型大鼠,将其随机分模型组(COPD组)、MH低、中、高剂量组(MH-L、MH-M、MH-H组)(50、100、200 mg/kg)、阳性对照组(地塞米松组,DXMS,0.09 mg/kg),另取10只健康大鼠作为正常对照组(NC组)。检测大鼠肺功能指标[潮气量(TV)、肺活量(FVC)和呼气峰流速(PEF)];HE染色观察肺组织病理学变化;免疫荧光双染观察肺泡上皮细胞焦亡情况;ELISA检测肺泡灌洗液(BALF)中炎症因子水平;RT-qPCR检测NLRP3、Caspase-1、消皮素D(GSDMD)、IL-1βmRNA水平;Western blot检测肺组织SP-C、NLRP3、C-Caspase-1、GSDMD、GSDMD-N、IL-1β蛋白表达。结果:与COPD组比较,DXMS组、MH各组肺组织管腔狭窄、黏液分泌和支气管黏膜上皮细胞坏死等病理学变化明显改善,肺功能指标(TV、FVC、PEF)显著上升(P<0.05),且MH-L、MH-M、MH-H组依次上升(P<0.05);TNF-α、IL-6、IL-8水平、NLRP3及C-Caspase-1免疫荧光表达、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1βmRNA水平、NLRP3、C-Caspase-1、GSDMD、GSDMD-N、IL-1β蛋白水平显著下降,SP-C蛋白表达逐渐上升(P<0.05)。结论:MH可抑制NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路及其介导的炎症因子释放和细胞焦亡,减轻COPD大鼠的肺组织病变。

梓醇通过NLRP3/Caspase-1通路对糖尿病心肌病大鼠心脏的保护作用及机制

目的 探讨梓醇通过NLRP3/Caspase-1通路对糖尿病心肌病大鼠心脏的保护作用及其机制。方法 从80只健康SD大鼠中随机选取70只,给予高脂高糖饲料,同时通过腹腔注射的方式,注射链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)建立糖尿病大鼠模型,余下10只作为对照组正常饲料喂养。将造模成功的60只大鼠(10只大鼠未达模型标准被淘汰)随机分成模型组、梓醇低剂量组、中剂量组、高剂量组,每组各15只,按照100、300、900 mg/kg的量每日灌胃1次,连续干预8 w,期间保持高脂高糖喂养;对照组和模型组灌胃生理盐水。最后一次灌胃结束后,超声检测大鼠心功能,HE染色观察大鼠心肌形态学变化,蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测大鼠心肌组织NLRP3、Caspase-1蛋白表达量,大鼠血清中白细胞介素-18(IL-18)、白细胞介素-1β(IL-1β)含量经酶联免疫吸附法(ELISA)检测。结果 与对照组相比,模型组大鼠左心室缩短率(fractional shortening, FS)、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)均显著降低(P<0.05),HE染色结果可见心肌纤维肿胀、排列紊乱、纤维束间隔增宽,大鼠心肌组织NLRP3蛋白、Caspase-1蛋白表达量和血清中IL-1β、IL-18水平均显著增高(P<0.05)。梓醇低、中、高剂量组LVEF、FS与模型组比较均明显改善(P<0.05),大鼠心肌组织病理学损伤明显改善,同时心肌组织NLRP3、Caspase-1蛋白表达及血清IL-1β、IL-18含量均明显降低(P<0.05),仅梓醇低剂量组Caspase-1蛋白表达无差异。结论 梓醇保护DCM大鼠心肌组织可能是通过调控NLRP3/Caspase-1信号通路,抑制DCM大鼠心肌细胞焦亡。

益生菌对慢性肾衰竭大鼠肠道菌群以及细胞焦亡通路(NLRP3/Caspase-1/GSDMD)的影响

目的:研究益生菌对腺嘌呤诱导的慢性肾衰竭(CRF)大鼠肠道菌群的影响,以及对细胞焦亡通路NLRP3/Caspase-1/GSDMD介导的炎症反应的调控作用。方法:选用30只SD健康雄性大鼠,随机均分为3组,分别为正常组、模型组模型组、益生菌组。CRF模型组和益生菌组连续4周饲喂0.25%的腺嘌呤饲料,CRF建模成功后,每天灌胃0.4 ml的益生菌溶液,连续灌胃2周即为益生菌组。ELISA检测尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)、尿酸(UA)水平、肾脏组织炎症因子水平以及肠黏膜屏障相关指标;取大鼠粪便定量检测肠道菌群数量,计算双歧杆菌与肠杆菌数量的比值(B/E);RT-PCR和Western Blot分别检测肾组织中NLRP3/Caspase-1/GSDMD的mRNA水平和蛋白表达情况。结果:CRF大鼠表现为反应迟钝、毛色发黄、饮食减少等症状,益生菌可以改善此不良症状;模型组血清肾功能指标、炎症指标、二胺氧化酶(DAO)、D-乳酸、内毒素水平较正常组显著升高(P<0.05),益生菌组显著降低(P<0.05);模型组大鼠双歧杆菌和乳酸杆菌数量较正常组显著降低(P<0.05),葡萄球菌和大肠杆菌的数量显著增加(P<0.05),而益生菌组肠道菌群数量反之;模型组NLRP3、Caspase-1和GSDMD mRNA及蛋白表达均高于正常对照组(P<0.05),益生菌组降低了mRNA和蛋白的表达(P<0.05)。结论:CRF大鼠肠道菌群失调,而益生菌可以增强肠道定植抗力,缓解CRF大鼠炎症反应,其作用机制可能是通过抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD细胞焦亡通路实现的。

艾灸抑制NLRP3/Caspase-1通路介导的细胞焦亡减轻脑缺血再灌注损伤

背景:研究发现,艾灸能抑制脑缺血/再灌注损伤大鼠血清中的炎症因子,对抗氧化应激,抑制细胞凋亡,有效减轻脑缺血/再灌注损伤。目的:观察艾灸干预不同时间后脑缺血/再灌注损伤模型大鼠核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎性小体、半胱氨酸天冬氨酸酶1(cysteine aspartase,caspase-1)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、消皮素D(GSDMD)及白细胞介素1β、白细胞介素18表达的变化,并探讨其作用机制。方法:SD大鼠随机分为假手术组9只和造模组36只,造模组制备大脑中动脉栓塞大鼠模型。造模成功后将造模组大鼠进一步分为模型组、艾灸10 min组、艾灸15 min组、艾灸30 min组,每组9只。艾灸10 min、15 min和30 min组大鼠分别给予艾灸悬灸“百会、大椎、足三里”穴,均干预1次/d,共干预7 d。采用LONGA法评估大鼠神经功能缺损情况,TTC法观察脑组织梗死情况,苏木精-伊红染色观察脑组织病理改变,ELISA法检测血清中白细胞介素1β、白细胞介素18水平,免疫组织化学法和蛋白免疫印迹法测定脑皮质缺血区组织NLRP3、caspase-1、凋亡相关斑点样蛋白、消皮素D蛋白的表达。结果与结论:(1)与假手术组比较,模型组大鼠神经功能缺损评分显著升高(P <0.01),与模型组比较,艾灸各组大鼠神经功能缺损评分明显降低(P <0.01);(2)与假手术组比较,模型组大鼠脑梗死体积明显增大(P <0.01),与模型组比较,艾灸各组大鼠脑梗死体积明显减少(P <0.01),艾灸30 min组脑梗死体积最小(P <0.05);(3)与模型组比较,艾灸各组大鼠血清白细胞介素1β、白细胞介素18水平下降(P <0.01),与艾灸10 min组比较,艾灸30 min组血清中的炎症因子水平明显下降(P <0.05);(4)与模型组比较,艾灸各组大鼠皮质缺血区NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白、Caspase-1、消皮素D蛋白表达显著降低(P <0.01),艾灸30 min组蛋白表达明显低于艾灸10 min组和艾灸15 min组(P <0.05);(5)结论:艾灸百会、大椎、足三里可减轻脑缺血/再灌注损伤,其中艾灸30 min疗效最佳,其机制可能与抑制NLRP3/Caspase-1通路介导的细胞焦亡有关。

基于NLRP3/Caspase-1介导细胞焦亡探讨中医药干预肺纤维化的研究进展

细胞焦亡是一种新型细胞程序性死亡,其表现出以NOD样受体蛋白3(NLRP3)为关键靶通路,严重依赖半胱天冬酶(Caspase)家族成员为主要生物学特征,对细胞炎症及免疫调节具有重要意义。肺纤维化是呼吸系统中常见的间质性肺疾病,早期产生不同程度的炎症损伤及修复,后期以肺组织纤维化为主要病理表现。中医药在治疗肺纤维化过程中具有多靶点、多途径等特点。一方面通过阻止细胞炎症介质释放,保护肺组织免受炎症损伤;另一方面,抑制促纤维因子形成,减少细胞外基质及胶原沉积物,阻止肺成纤维细胞向肌成纤维细胞转化。文章就NLRP3/Caspase-1焦亡经典通路机制与PF作用分析,整理、归纳近年来中医药干预细胞焦亡在PF发挥生物活性的研究进展,以期为其深入研究提供参考。

基于NLRP3/Caspase-1通路探讨薏苡仁多糖对溃疡性结肠炎体外炎症模型的干预作用及机制

目的:从炎症理论角度出发,探讨薏苡仁多糖(Coixan)对溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)体外炎症模型的干预作用及其机制。方法:体外培养NCM460细胞,采用不同剂量(0、2.5、5、10、20和40μg/mL)脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导NCM460细胞,筛选出最佳诱导剂量(20μg/mL);用不同浓度(0、5、10、20、40和80μg/mL)的Coixan诱导NCM460,筛选出最佳促增殖浓度(10、20、40μg/mL)。实验随机设为空白组、模型组(LPS诱导)、LPS+Coixan低、中、高剂量(10、20、40μmol/L)组,LPS+柳氮磺吡啶(sulfasalazine,SASP)(200μg/mL)组,除空白组外用LPS(20μg/mL)刺激48 h建立UC体外细胞炎症模型后,分别以薏苡仁多糖及SASP进行48 h干预治疗后,ELISA法检测细胞上清液中炎症因子白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)水平;免疫荧光检测焦亡相关蛋白Caspase-1荧光的表达量;采用qRT-PCR技术检测各组NCM460中NLRP3/Caspase-1通路中焦亡相关NLRP3、Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β基因表达水平的影响;Western blot技术检测各组焦亡相关NLRP3、Caspase-1、IL-1β蛋白表达水平的影响。结果:与0μg/mL比较(20μg/mL)LPS诱导48 h对NCM460细胞生长抑制较为适中(P<0.01),同时,干预48 h时,炎症因子IL-1β、TNF-α含量明显升高(P<0.01),因此,选择(20μg/mL)LPS诱导48 h作为造模方式。与0μmol/L的Coixan相比,当Coixan浓度为10、20,40μmol/L时,细胞存活率增高,特别是Coixan浓度为10、20μmol/L(P<0.05)。与正常对照组比较,模型组中炎症因子IL-1β、TNF-α的含量,NLRP3、Caspase-1β、IL-1β蛋白和NLRP3、Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β基因表达均显著升高(P<0.01);与模型组比较,药物干预组中,中、高剂量组和柳氮磺吡啶组中细胞IL-1β、TNF-α分泌量减少,差异有统计学意义(P<0.01);与模型组比较,药物干预组中,高剂量组和柳氮磺吡啶组中焦亡相关蛋白Caspase-1表达水平明显下调(P<0.01);与模型组比较,药物干预组中,低、中、高剂量组和柳氮磺吡啶组中NLRP3、Caspase-1蛋白和基因表达明显降低(P<0.05或P<0.01),药物干预组中,高剂量组、柳氮磺吡啶组中GSDMD-N、IL-1β基因表达均显著降低(P<0.01);与模型组比较,药物干预组中,中、高剂量组和柳氮磺吡啶组中焦亡相关蛋白(NLRP3,Caspase-1,IL-1β)表达水平明显下调(P<0.01)。结论:薏苡仁多糖可能通过下调焦亡相关因子NLRP3、Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β的表达水平,从而抑制人结肠上皮细胞的细胞焦亡,发挥人结肠上皮细胞保护作用。

银杏素调节NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号通路对高糖诱导肾小球内皮细胞焦亡的影响

目的探讨银杏素调节核转录因子кB/Nod样受体蛋白3/半胱天冬酶-1(NF-κB/NLRP3/Caspase-1)信号通路对高糖诱导肾小球内皮细胞焦亡的影响。方法将肾小球内皮细胞(HRGECs)作为研究对象,将HRGECs细胞分为正常组(正常5 mmol/L葡萄糖)、高糖组(30 mmol/L葡萄糖)、银杏素低剂量组(30 mmol/L葡萄糖+5μmol/L银杏素)、银杏素中剂量组(30 mmol/L葡萄糖+10μmol/L银杏素)、银杏素高剂量组(30 mmol/L葡萄糖+20μmol/L银杏素)、BAY组[(30 mmol/L葡萄糖+20μmol/L银杏素+2.5μmol/L NF-κB的特异性抑制剂BAY 11-7085(BAY))]、MCC950组(30 mmol/L葡萄糖+20μmol/L银杏素+10μmol/L NLRP3抑制剂MCC950)、VX-765组(30 mmol/L葡萄糖+20μmol/L银杏素+20μmol/L Caspase-1抑制剂VX-765),各组细胞加入相应试剂后共培养24 h;MTT法检测细胞存活率;流式细胞术检测细胞焦亡情况;试剂盒法测定细胞上清IL-1β、IL-18、LDH水平;qRT-PCR法和Western blot法检测细胞NF-κB、NLRP3、Caspase-1、GSDMD的表达。结果与正常组比较,高糖组细胞存活率明显下降(P<0.05),PI+Caspase-1阳性细胞比例、细胞上清IL-1β、IL-18、LDH水平以及细胞NF-κB p65、NLRP3、Caspase-1、GSDMD表达明显升高(P<0.05);与高糖组比较,银杏素低、中、高剂量组细胞存活率明显升高(P<0.05),PI+Caspase-1阳性细胞比例、细胞上清IL-1β、IL-18、LDH水平以及细胞NF-κB p65、NLRP3、Caspase-1、GSDMD表达明显降低(P<0.05);分别使用NF-κB、NLRP3、Caspase-1特异性抑制剂BAY、MCC950、VX-765进一步升高细胞存活率,降低细胞PI+Caspase-1阳性细胞比例、细胞上清IL-1β、IL-18、LDH水平以及细胞NF-κB p65、NLRP3、Caspase-1、GSDMD表达。结论银杏素可通过抑制NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号通路抑制高糖诱导的肾小球内皮细胞焦亡。

基于NLRP3/Caspase-1和Wnt/β-catenin信号通路探讨桃核承气汤延缓慢性肾衰竭大鼠肾纤维化的机制

目的基于NLRP3/Caspase-1和Wnt/β-catenin信号通路探讨桃核承气汤延缓慢性肾衰竭(CRF)大鼠肾纤维化的机制。方法将80只SPF级Wistar大鼠随机分为正常组、假手术组、模型组和治疗组,每组20只。模型组和治疗组行5/6肾切除术,假手术组仅做双肾被膜剥离术,正常组不做处理。术后4周开始进行干预,治疗组按10 mL/(kg·d)给予42 g/100 mL桃核承气汤药液灌胃,正常组、假手术组和模型组分别给予等体积生理盐水灌胃,连续干预8周。采用Western blot和qPCR检测肾组织中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)、半胱氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)、白细胞介素(IL)-18、IL-1β、Wnt4、β-连环蛋白(β-catenin)、基质金属蛋白酶-7(MMP-7)蛋白表达量和mRNA相对表达水平,检测血清肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)含量,光镜、电镜下观察肾组织形态。结果光镜观察,模型组肾小球结构固缩,肾间质纤维增生严重,治疗组明显减轻。电镜观察,模型组肾小球内皮细胞、肾小管上皮细胞均水肿,大量炎症细胞浸润,治疗组明显减轻。与正常组和假手术组比较,模型组肾组织NLRP3、Caspase-1、IL-1β、IL-18、Wnt4、β-catenin和MMP-7蛋白表达量和mRNA相对表达水平均明显升高(P<0.05),血清Scr、BUN均明显升高(P<0.05);与模型组比较,治疗组NLRP3、Caspase-1、IL-1β、IL-18、Wnt4、β-catenin和MMP-7蛋白表达量和mRNA相对表达水平均明显降低(P<0.05),血清Scr、BUN均明显降低(P<0.05)。结论桃核承气汤能有效减轻CRF炎症损伤,改善肾纤维化,延缓CRF的进程,其机制可能与调控NLRP3/Caspase-1细胞焦亡通路和Wnt/β-catenin信号通路有关。

姜黄素通过调控NLRP3/Caspase-1信号通路改善脑缺血大鼠神经功能障碍

目的:探讨姜黄素对局灶性脑缺血大鼠神经保护作用的机制。方法:将24只健康雄性SD大鼠,按随机数字表法分为假手术组(Sham)、脑缺血组(MCAO)和姜黄素干预组(CUR),每组8只。采用Zea Longa线栓法制作大鼠大脑中动脉闭塞模型。在建立MCAO模型后即刻,姜黄素组大鼠接受第1次腹腔注射姜黄素(100mg/kg),随后连续每天接受1次腹腔注射姜黄素(100mg/kg),共7天。假手术组和脑缺血组大鼠在相同时间点接受腹腔注射等体积生理盐水。采用Longa法在造模后第1、7、14天对大鼠进行神经功能学评分,2~3分者纳入实验。在第14天,将大鼠处死后取出脑组织,采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)对脑组织染色。采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测大鼠脑组织中IL-18、IL1β及NLRP3含量。采用Western blot法检测TNF-α及Caspase-1及磷酸化的Caspase-1表达。结果:与Sham组相比,MCAO组大鼠神经功能评分显著升高(P<0.05),脑梗死体积显著增多(P<0.05);MACO组大鼠脑组织IL-18、IL-1β、NLRP3的含量显著升高(P<0.05),TNF-α、caspase-1、P-caspase-1的蛋白表达显著增多(P<0.05);与MCAO组相比,CUR组大鼠神经功能评分在第1d、7d无明显变化(P>0.05),在第14d时明显降低(P<0.05);CUR组大鼠脑梗死灶体积明显减少(P<0.05);CUR组大鼠IL-18、IL-1β、NLRP3的含量明显降低(P<0.05),TNF-α、caspase-1、P-caspase-1的蛋白表达明显减少(P<0.05)。结论:姜黄素可以减少大鼠脑梗死体积并改善大鼠神经功能,这可能与姜黄素能减轻脑梗死后大脑的炎症反应有关;姜黄素的抗炎机制可能与其阻断NLRP3/Caspase-1信号轴,抑制NLRP3炎症小体的功能,减少炎症因子的合成与释放有关。

NLRP3/Caspase-1/GSDMD细胞焦亡信号轴在六味地黄丸防治大鼠骨质疏松症中的作用

目的基于NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号轴探讨六味地黄丸抗骨质疏松的作用。方法48只健康SD大鼠,随机分为假手术组、模型组、六味地黄丸组以及阿仑膦酸钠组,每组12只。除假手术组外,其余各组经双侧卵巢切除造模后,六味地黄丸组予以六味地黄丸157.5 mg/(kg·d)灌胃,阿仑膦酸钠组予以阿仑膦酸钠片7.35 mg/(kg·d)灌胃,假手术组与模型组给予等量生理盐水灌胃,干预12周后取得大鼠骨组织以备分析。采用骨组织转录组学(RNA-Sequence)对模型组和六味地黄丸组进行测序分析;分析大鼠骨矿含量、弹性模量、股骨刚度、右侧股骨和腰椎骨密度(bone mineral density,BMD)水平变化;采用酶联免疫吸附测定法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清半胱氨酸蛋白酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)等水平;采用实时荧光定量PCR法(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)检测骨组织中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)、Caspase-1、GSDMD(gasdermin-D)mRNA表达水平;采用Western blot法检测骨组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD蛋白表达水平。结果RNA-Sequence测序分析与KEGG分析表明,六味地黄丸组富集潜在靶基因最多的通路有细胞焦亡通路和炎症通路;热图差异表达基因排在前6位的为:NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-6、IL-1β、TNF-α。与模型组比较,六味地黄丸组大鼠骨矿含量和弹性模量升高(P<0.05),股骨刚度、右侧股骨和腰椎BMD均明显升高(P<0.01);六味地黄丸组大鼠血清Caspase-1、IL-1β、TNF-α含量较模型组均明显降低(P<0.01);六味地黄丸组NLRP3、Caspase-1、GSDMD mRNA表达量较模型组均降低(P<0.05),NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路相关蛋白表达量亦降低(P<0.05)。结论六味地黄丸能够通过抑制NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号轴降低炎症水平,以抗骨质疏松。