金团簇通过抑制NF-κB通路的激活以缓解大鼠肾小球系膜细胞的炎症反应

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脓毒症(sepsis)是由感染引起的严重全身性炎症反应综合征,其引发的急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)具有极高的发病率和死亡率。因为缺乏有效的治疗手段,目前AKI的缓解在临床上面临着巨大挑战。因此,迫切需要开发新的有效治疗手段用于AKI的临床缓解。研究发现,AKI的主要病理特征是肾组织中过度的炎症反应,而针对特定炎症因子开发的靶向药物收效甚微,导致AKI的死亡率仍然居高不下。因此,开发更广谱的炎症抑制剂也许可以为AKI的治疗提供新的思路和解决方案,具有重要意义。以多肽分子为模板合成的金团簇,是一种尺寸超小的新型纳米材料,具有良好的生物相容性和优异的物理化学性能,常用于生物标记与检测研究。我们前期的研究发现,该类材料除了优异的理化性质外,本身还具有潜在的生物医药活性,特别是在小鼠巨噬细胞和小胶质细胞中金团簇都能显著抑制炎症反应,提示了其具有广谱的炎症抑制活性。鉴于肾小球系膜细胞介导的炎症在AKI中的重要病理意义,我们推测多肽金团簇可以通过抑制系膜细胞炎症,缓解AKI进程。因此,在本研究中,我们主要探究两种多肽金团簇(Au25Sv9和Au29SG27)在体外对脓毒症诱导AKI的潜在治疗活性,并对其作用机制进行初步解析。在实验过程中,我们利用细菌脂多糖(LPS)模拟病原感染,在大鼠肾小球系膜细胞(HBZY-1)中诱导过度炎症反应。结果表明,0.1μg/m L的LPS刺激24 h,即可在HBZY-1细胞中成功诱导显著炎症反应。通过酶联免疫吸附测定(Elisa),可以在细胞培养基中检测到大量炎症因子的表达分泌,包括TNF-α,IL-6和IL-β等。在此基础上,再用不同浓度的金团簇进行干预,评估其在系膜细胞中的炎症抑制活性。首先,CCK-8检测的结果显示,实验中采用的不同浓度金团簇对HBZY-1细胞均未产生明显的细胞毒性。随后,通过实时定量聚合酶链式反应(RT-q PCR)和Elisa检测金团簇对炎症因子表达的影响。结果表明,金团簇干预可以在HBZY-1细胞中浓度依赖性的抑制LPS诱导的炎症因子表达分泌,包括TNF-α,IL-6和IL-β。另外,环氧合酶-2(COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(i NOS)在脓毒性AKI病理中也起着重要作用。因此,我们通过蛋白免疫印迹法(Western blotting)和RT-PCR来检测金团簇对这两种蛋白的表达调控。结果表明,在LPS刺激下,这两种蛋白在HBZY-1细胞中的表达也显著增加,而金团簇的干预可以有效降低其表达。检测结果还表明,COX-2和i NOS对应的生物转化产物前列腺素E2(PGE2)和一氧化氮(NO)的转录和表达,也相应的被金团簇所抑制。文献报道,在系膜细胞介导的炎症中,这些炎性基因的过度表达是由NF-κB信号通路调控的。因此,我们推测金团簇在LPS刺激的HBZY-1细胞中,可能通过抑制该通路的激活,发挥其炎症抑制活性。为了验证该假设,我们通过Western blotting检测细胞中NF-κB通路关键蛋白的表达和活化。结果表明,金团簇干预能在HBZY-1细胞中显著抑制LPS诱导的NF-κB信号通路激活。Au25Sv9和Au29SG27两种金团簇在HBZY-1细胞中均可以通过抑制NF-κB信号通路的激活来缓解LPS诱导的炎症反应,证明了该活性是源自金团簇本身,而不是结构多肽。综上所述,本研究证明了多肽金团簇可以在肾小球系膜细胞中通过抑制病原诱导的NF-κB信号通路激活来抑制相关炎症基因的转录和表达,从而有效缓解肾组织炎症。本研究为金属纳米药物用于脓毒症急性肾损伤的治疗提供了新的思路和理论基础。
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