汉黄芩素对脂多糖诱导的脊髓背根神经元炎症反应中MAPK/NF-κB信号通路的影响

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目的:  神经性疼痛是一组由神经系统原发性损伤或功能障碍引起的慢性疼痛综合征,临床上病人常有自发疼痛、痛觉过敏、痛觉超敏等不适,严重影响病人的生活质量。目前治疗神经性疼痛的药物临床治疗效果不佳且副作用明显,因此,从天然药物中寻找有效的神经性疼痛的治疗,或许能为此类治疗提供新的途径。汉黄芩素(Wogonin)作为天然的黄芩黄酮类化合物,已证明在治疗炎症疾病方面有益,但对于脊髓背根(Dorsal root ganglion,DRG)神经元中的神经炎性疼痛的干预尚未有研究。本实验首先分离大鼠 DRG神经元,建立脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)诱导的DRG神经元炎症反应模型,确定LPS溶液的最佳浓度和作用时间,进而通过汉黄芩素处理,体外观察其对TLR4表达(TLR4 mRNA和TLR4蛋白水平)及下游通路(TLR4下游衔接分子MyD88、TAK1水平)的影响,并进一步探讨汉黄芩素对下游MAPK和NF-κB信号通路及重要炎症因子的影响,为临床治疗神经炎性疼痛提供新的理论依据。  方法:  1.选用健康雄性Wistar大鼠,击后脑致昏后,断头处死,取胸段脊柱,急性分离DRG神经元后培养和纯化,用LDS构建神经炎性反应模型,RT-qPCR检测DRG神经元中TLR4 mRNA的表达量,确定最佳浓度和作用时间。  2. LPS诱导DRG神经元炎性反应后,不同浓度汉黄芩素处理,并设VIPER做阳性对照以及未做任何处理的DRG神经元做阴性对照,分别用RT-qPCR、western blot检测DRG神经元中TLR4 mRNA和TLR4蛋白的变化情况,确定最佳浓度。  3. LPS诱导DRG神经元炎性反应,适宜浓度汉黄芩素处理,并设VIPER做阳性对照以及未做任何处理的DRG神经元做阴性对照,Western blot检测DRG神经元中MyD88和TAK1的变化情况;CO-IP检测TLR4与MyD88和TAK1配体的关联;western blot检测NK/p-JNK、ERK1/2/p-ERK1/2和p38/p-p38蛋白的变化情况;RT-qPCR检测NF-κB p65 DNA和western blot检测IκK/p-IκK;ELISA检测炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-6和western blot检测COX-2、iNOS的变化情况。  结果:  1、在体外条件下,LPS能诱导成功构建DRG神经元的炎症损伤模型。在DRG神经元中,LPS诱导的TLR4 mRNA的表达有浓度和时间依赖性,随着浓度的增加,DRG神经元上的TLR4 mRNA的表达量逐渐上升,在LPS为10ng/ml的溶液中TLR4 mRNA的表达量最大;随着培养时间的延长,DRG神经元中的TLR4 mRNA表达量逐渐增加,在LPS为10ng/ml的溶液中培养时间为90min时TLR4 mRNA表达量最大。  2、不同剂量汉黄芩素对TLR表达4的影响:LPS能诱导DRG神经元中TLR4 mRNA、TLR4蛋白的表达,而予汉黄芩素处理后,TLR4 mRNA和TLR4蛋白的表达均降低,且当汉黄芩素为25μM时,DRG神经元中的TLR4 mRNA表达最低,低于VIPER组,差异有统计学差异(P<0.05);当汉黄芩素为100μM时,DRG神经元中的TLR4蛋白表达量最低,但与VIPER组比较差异无统计学意义(P>0.05)。说明汉黄芩素可以部分减弱LPS诱导的TLR4 mRNA和TLR4蛋白表达,且具有浓度依赖性。  3、汉黄芩素对TLR4-MyD88-TAK1信号通路的影响:与CT组相比,LPS组给予内毒素刺激DRG神经元后TLR4 mRNA和TLR4、MyD88和p-TAK1表达显著增加,差异有统计学意义(P<0.05);与LPS组相比,汉黄芩素与VIPER处理后TLR4 mRNA、TLR4、MyD88和p-TAK1蛋白的表达明显降低(P<0.05),但二者使其下降的程度组间比较均无明显的统计学差异(P>0.05)。  与CT组相比,LDS刺激DRG神经元后能引起TLR4/MyD88和TLR4/TAK1复合物的显著增加(P<0.05);而予以汉黄芩素和VIPER处理后,相比于LSD组,两种复合物均明显减少(P<0.05);但二者使二种复合物增加的程度均无无明显的统计学差异(P>0.05)。同样的,反向共免疫使用MyD88抗体检测TLR4/MyD88复合物,汉黄芩素组和VIPER组TLR4表达也较LPS诱导组明显降低(P<0.05)。说明汉黄芩素能够显著降低LPS诱导的DRG神经元炎性反应中TLR4与MyD88和TAK1的相互作用,减轻炎症反应。  4、汉黄芩素对MAPK信号通路的影响:与CT组相比,LPS刺激DRG神经元后可使NK/p-JNK、ERK1/2/p-ERK1/2和p38/p-p38蛋白表达量均显著增加(P<0.05)。而予以汉黄芩素和VIPER处理后,相比于LSD组,p-JNK、p-ERK1/2和p-p38蛋白表达量明显减少,差异有统计学意义(P<0.05),但二者对三种蛋白磷酸化的降低程度组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。说明汉黄芩素与VIPER一样,能够明显降低JNK、ERK1/2和p38蛋白的活性,抑制LPS诱导的DRG神经元炎性反应中MAPK信号通路。  5、汉黄芩素对NF-κB信号通路的影响:与CT组相比,LPS组DRG神经元中的NF-κB p65DNA、p-IκK表达量明显增加,而IκK的表达量明显降低(P<0.05);与LPS组相比,汉黄芩素和VIPER能明显减少DRG神经元中的NF-κB p65 DNA和p-IκK表达量,而IκK的表达量则明显降低(P<0.05);但汉黄芩素组与VIPERL组的NF-κB p65DNA、IκK、p-IκK表达量组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。说明汉黄芩素降低 LDS诱导的DRG神经元炎性反应中NF-κB的活性,减弱NF-κB介导的信号通路的作用。  6、汉黄芩素对炎症因子的影响:与CT组相比,LPS组DRG神经元中的IL-1β、TNF-α、L-6、COX-2和iNOS表达量明显增加(P<0.05);与LPS组相比,汉黄芩素和VIPER能明显减少DRG神经元中的IL-1β、TNF-α、IL-6、COX-2和iNOS表达量(P<0.05);但汉黄芩素组与VIPERL组的五种炎症因子的表达量组间比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。说明汉黄芩素能显著抑制LPS诱导的DRG神经元炎性反应中重要炎症因子的表达,具有抗炎作用。  结论:  在LPS诱导的DRG神经元炎症反应中,汉黄芩素通过抑制TLR4-MyD88-TAK1信号通路中的关键信号衔接蛋白MyD88和TAK1,从而阻止MAPK和NF-κB信号通路的活化,抑制炎症因子iNOS,COX-2,TNF-a,IL-1b和IL-6表达。因而,可以推测,在神经炎性疼痛发生发展过程中,通过给予汉黄芩素,可以衰减TLR/MAPK和TLR/NF-κB信号通路的活化,抑制炎症因子的释放,有望对神经炎性疼痛的治疗提供新的方案。
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