查尔酮衍生物L6H21通过抑制NLRP3炎症小体激活改善EtOH-LPS诱导的肝损伤

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研究背景与目的
  随着人们生活水平的提高、生活方式和饮食结构的改变,饮酒已经成为大多数人的生活习惯,酒精性肝病(alcoholicliverdisease,ALD)的发病率也迅速增加。近年来,越来越多的研究发现,慢性酒精摄入导致肠道微生态失调,小肠屏障功能受损,通透性增加,导致肠腔内内毒素LPS进入循环系统,加重肝脏损伤及炎症。因此控制炎症是治疗肝脏损伤的关键。大量相关文献报道查尔酮的衍生物L6H21具有明显的抗肿瘤、抗炎、抗有丝分裂、抗菌、治疗心血管和抗高血糖活性等作用。然而L6H21能否保护酒精(EtOH)-LPS诱导的肝损伤及其机制还不清楚。在本研究中,应用C57BL/6小鼠,通过饮食饮用5%酒精10天,之后腹腔注射LPS6小时。L6H21以灌胃方式给予10天。确定EtOH-LPS对肝损伤、肝脂肪变性及炎症的影响,确定L6H21的保护作用及其机制。期待L6H21可能被用来作为治疗酒精性肝病的替代策略。
  方法
  1.动物实验:
  (1)选择成年(8-10周)雄性C57BL/6小鼠,应用Lieber-DeCarli液态饮食法给予酒精,首先给予酒精梯度(1.6%和3.3%EtOH各3天)适应一周后,5%EtOH喂养10天,在最后一天给予LPS腹腔注射6小时诱导肝损伤。L6H21通过灌胃给予10天。根据所给药物的不同,将小鼠分为四组:Control组;EtOH组;EtOH+LPS组;L6H21+EtOH+LPS组。通过H&E染色确定酒精是否引起肝组织学的改变。通过油红O染色和甘油三酯(TG)含量测定检测肝脏脂肪堆积情况。应用试剂盒测定丙氨酸氨基转移酶(ALT),天冬氨酸氨基转移酶(AST),以评估肝功能。
  (2)通过非特异性酯酶染色液(CAE法)观察中性粒细胞浸润情况。通过F4/80染色检测小鼠肝损伤模型中巨噬细胞浸润情况。
  (3)通过免疫荧光染色法确定L6H21对酒精和LPS诱导的肝组织活性氧(ROS)产生的影响。
  (4)IκBs/NF-κB复合体相关蛋白(IκBα、p65)的表达水平采用Westernblot法来检测,观察模型中炎症反应及IκBs/NF-κB复合体的解离和激活情况变化。通过Westernblot法检测肝组织中炎症小体相关蛋白(NLRP3)的表达,下游相关调节蛋白(Caspase-1、Casp-1P20)表达变化并用ELISA法测定肝组织匀浆中相关炎症因子(IL-1β、TNF-α)的表达水平,确定L6H21对酒精性肝病模型中炎症小体的影响。
  2.细胞实验:
  (1)采用小鼠巨噬细胞(Raw264.7细胞)进行体外实验,待细胞在培养瓶底生长的密度达70%后,分组进行实验。将实验分为以下五组:Control组;EtOH组;LPS组;EtOH+LPS组;L6H21+EtOH+LPS组;L6H21组。
  (2)采用CCK-8法确定酒精和LPS对Raw264.7细胞活性的影响以及不同浓度L6H21(10uM、20uM)预处理对Raw264.7细胞活性的保护作用;并用TUNEL试剂盒对各组细胞进行免疫荧光染色以检测各组细胞凋亡情况。
  (3)分别用DCFH-DA染色、Westernblot法和Caspase-3免疫荧光染色检测不同组别Raw264.7细胞中活性氧产生情况和线粒体凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2和Caspase-3表达水平以及细胞凋亡情况。
  (4)采用Westernblot法和免疫荧光染色法检测在不同组别Raw264.7细胞中TLR4-NF-κB通路相关蛋白(TLR、核p65、胞浆p65、GAPDH及Histone)表达的表达水平和NF-κBp65入核情况。
  (5)采用Westernblot法研究不同组别Raw264.7细胞中NLRP3炎症小体通路相关蛋白NLRP3、Caspase-1和IL-1β表达情况。
  结果
  1.H&E染色和油红O染色结果表明,与对照组相比,EtOH组肝组织出现脂肪空泡;与EtOH组相比,EtOH+LPS组肝组织脂肪空泡明显增加;而给予L6H21预处理后,脂肪空泡大量减少,减轻了EtOH和LPS诱导的肝脂肪变。肝组织中甘油三酯含量(TG)和血清ALT、AST检测结果表明,与对照组相比,EtOH+LPS组中TG(P<0.05)和血清ALT(P<0.05)、AST(P<0.01)明显增加;与EtOH+LPS组相比,L6H21明显减少了TG(P<0.05)和血清ALT(P<0.05)、AST(P<0.05)水平。
  2.CAE染色结果显示,与对照组相比,EtOH组有少量中性粒细胞渗出;与EtOH组相比,EtOH+LPS组发现大量中性粒细胞渗出;而给予L6H21处理后这种炎性细胞渗出明显减少。同时也进行了F4/80免疫荧光染色,与对照组相比,EtOH组肝组织中有少量巨噬细胞浸润,EtOH+LPS组巨噬细胞浸润明显,而给予L6H21处理后,巨噬细胞浸润现象减少。
  3.在动物水平,DHE染色结果表明,与对照组相比,EtOH组有少量活性氧产生(P<0.05);与EtOH组相比,EtOH+LPS组活性氧水平明显升高(P<0.05);而给予L6H21处理之后活性氧水平大幅度降低(P<0.05)。
  4.在动物水平,Westernblot和免疫荧光染色结果表明,与EtOH组相比,EtOH+LPS组TLR4-NF-κB通路的相关蛋白TLR4(P<0.01)、核p65(P<0.01)和p-IκB(P<0.05)表达水平均增加,而IκBα(P<0.05)表达水平降低;与EtOH+LPS组相比,给予L6H21处理后TLR4-NF-κB通路的相关蛋白TLR4(P<0.05)、核p65(P<0.01)和p-IκB(P<0.05)表达水平明显降低,而IκBα(P<0.05)表达水平增加。
  5.在动物水平,Westernblot结果表明,与EtOH组相比,EtOH+LPS组NLRP3炎症小体通路相关蛋白NLRP3(P<0.05)和Caspase-1(P<0.01)表达水平明显上升;而给予L6H21处理后NLRP3通路相关蛋白表达水平有所下降(P<0.05)。ELISA结果显示,与对照组相比,EtOH+LPS组炎症因子TNF-α(P<0.01)和IL-1β(P<0.01)表达水平大幅度上升;而给予L6H21处理后炎症因子TNF-α(P<0.05)和IL-1β表达水平有所下降(P<0.05)。
  6.在细胞水平,CCK-8实验结果表明,与对照组相比,EtOH组(P<0.05)和LPS组(P<0.01)减少了Raw264.7细胞活性;而EtOH+LPS组对细胞活性的损伤作用更明显(P<0.01);给予两个浓度的L6H21(10uM、20uM)处理减轻了酒精和LPS对细胞活性的损害,浓度为10uM时效果更明显。接下来的实验选择10uM的L6H21继续进行。TUNEL验结果表明,与对照组相比,EtOH+LPS组细胞凋亡数增多,而给予L6H21处理后细胞凋亡数明显减少。
  7.在细胞水平,DCFH-DA检测结果显示,与对照组相比,EtOH组(P<0.01)和LPS组(P<0.05)活性氧水平略有上升,而EtOH+LPS组活性氧水平上升明显(P<0.01);然而给予L6H21处理后活性氧水平大幅度下降(P<0.01)。Westernblot结果表明,与对照组相比,EtOH组、LPS组以及EtOH+LPS组线粒体凋亡相关蛋白Bax和Caspase-3表达增加,Bcl-2表达减少,其中EtOH+LPS组尤为明显;而给予L6H21处理后Bax和Caspase-3(P<0.01)表达减少,而Bcl-2表达增加。Caspase-3免疫荧光结果和蛋白结果保持一致。
  8.在细胞水平,Westernblot和免疫荧光结果表明,与对照组相比,EtOH组、LPS组以及EtOH+LPS组TLR4-NF-κB通路相关蛋白TLR4、胞核p65表达增加,胞浆p65蛋白水平下降,NF-κBp65入核;而L6H21显著抑制TLR4-NF-κB通路激活。
  9.在细胞水平,Westernblot实验结果表明,与对照组相比,EtOH组、LPS组以及EtOH+LPS组NLRP3通路相关蛋白NLRP3、Caspase-1和IL-1β表达水平均上升,且在EtOH+LPS组更为明显。给予L6H21预处理后,NLRP3通路相关蛋白NLRP3、Caspase-1和IL-1β表达水平均下降。
  结论
  1.酒精-LPS明显诱导了诱导C57BL/6小鼠肝损伤和脂肪变性。
  2.在体内外实验结果表明,酒精-LPS诱导的肝损伤与激活活性氧、线粒体损伤以及TLR4-NF-κB通路和NLRP3炎症小体的激活相关。
  3.L6H21通过抑制ROS产生、TLR4-NF-κB通路和NLRP3炎症小体的激活,改善了酒精和LPS诱导的肝损伤。
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