AbMole精研抑制劑十年，最新的科研動态不斷與您分享。本期與您分享的是: 聚苯乙烯納米塑膠通過ROS驅動的NF-κB/NLRP3通路破壞LPS調節的小鼠十二指腸通透性和發炎。
納米塑膠(NPs)的廣泛存在顯著影響了生态系統，已成為對動物和人類健康的全球性威脅。越來越多的證據表明，聚苯乙烯納米顆粒(PSNPs)暴露可引起腸炎和腸屏障障礙。脂多糖(LPS)可引發各種組織的發炎負擔。PSNPs是否通過ROS驅動的NF-κB/NLRP3途徑惡化LPS誘導的腸損傷尚不清楚。本研究通過腹腔注射複制PSNPs暴露/PSNPs和LPS共暴露小鼠模型。結果表明，暴露于PSNPs/LPS可引起十二指腸發炎和通透性增加。我們評估了十二指腸結構、氧化應激參數、發炎因子和十二指腸緊密連接配接蛋白的變化。
我們發現PSNPs/LPS可加重細胞ROS和氧化應激的産生，激活NF-κB/NLRP3通路，降低表達緊密連接配接蛋白(ZO-1、Claudin 1和Occludin)水準，促進發炎因子(TNF-α、IL-6和IFN-γ)的表達。PS + LPS組十二指腸氧化應激和發炎反應較單次暴露組更為嚴重，NF-kB抑制劑QNZ可緩解這一症狀。綜上所述，PSNPs可通過ROS驅動的NF -κB/NLRP3通路惡化LPS誘導的小鼠十二指腸發炎并增加其通透性。本研究揭示了PSNPs與腸道損傷的關系及分子機制，為研究PSNPs暴露對哺乳動物和人類的不良影響提供了新的視角。
QNZ (Abmole，M2298，純度>99%)有效抑制NF-κB激活和TNF-α産生，IC50分别為11 nM和7 nM。
Fig. 2. PSNPs exposure can promote LPS-induced duodenum inflammation in mice duodenum and NCM460 cells.
檢測發炎相關基因mRNA和蛋白的表達水準，如圖2所示。結果表明，與對照組相比，PS組和LPS組小鼠十二指腸組織中促炎因子TNF-α、IL-6和IFN-γ mRNA和蛋白表達量均高于對照組，而經過QNZ治療後，表達量降低。PS + LPS組促炎細胞因子TNF-α、IL-6、IFN-γ mRNA和蛋白表達量均顯著高于其他各組，經過QNZ治療後，表達量降低。同樣，采用Western blot和qRT-PCR分别檢測NCM460細胞TNF-α、IL-6、IFN-γ蛋白和mRNA表達。結果表明，PSNPs暴露可促進LPS誘導的十二指腸發炎。QNZ治療可緩解發炎。
Fig. 3. PSNPs exposure can promote the damage of tight junction (TJ) barrier function induced by LPS.
研究表明，緊密連接配接蛋白參與發炎引起的腸屏障損傷。在以上TEM超微結構觀察結果中，發現PSNPs導緻小鼠十二指腸異常緊密連接配接。如圖3A和B所示，免疫組化結果顯示，PS組和/或LPS組小鼠腸道中ZO-1和Occludin蛋白表達明顯低于對照組。為了進一步探讨PSNPs對小鼠腸道實體屏障的影響，檢測了小鼠十二指腸mRNA和蛋白(ZO-1、Occludin和Claudin1)的表達。與免疫組化結果一緻，PS組和LPS組十二指腸緊密連接配接蛋白ZO-1、Claudin1和Occludin mRNA表達量均低于對照組，PS + LPS組十二指腸緊密連接配接蛋白ZO-1、Claudin1和Occludin mRNA表達量顯著降低(圖3C)。
為了進一步證明PSNPs的作用，測量了十二指腸中與緊密連接配接相關的基因數量的蛋白質水準，包括ZO-1、Claudin1和Occludin。所得結果與mRNA表達的結果一緻。此外，還檢測了PSNPs暴露在NCM460細胞中緊密連接配接蛋白表達的變化，如圖3D所示，說明PSNPs可以降低NCM460細胞中緊密連接配接蛋白mRNA和蛋白的表達。緊密連接配接蛋白在維持腸道屏障方面起着關鍵作用。在我們的研究中，這些緊密連接配接蛋白在PS組的表達明顯降低，說明PSNPs加重了LPS誘導的腸屏障損傷。
Fig. 4. PSNPS aggravates the oxidative stress in the duodenum of mice and promotes ROS production in NCM460 cells.
為了研究PSNPs暴露對氧化應激的影響，檢測了十二指腸組織中MDA、CAT、SOD和GSH的含量。結果如圖4A所示，與對照組相比，PS組和LPS組MDA含量升高，而PS + LPS組MDA含量顯著高于PS組和LPS組。PS組和LPS組大鼠CAT、SOD和GSH含量較對照組降低。與PS和LPS組相比，PS + LPS組CAT、SOD和GSH濃度顯著降低。以上結果提示，PSNPs暴露可導緻小鼠十二指腸MDA水準升高，SOD、CAT活性和GSH水準明顯降低。提示PSNPs暴露可加重LPS對小鼠十二指腸氧化應激的影響。為了進一步探讨PSNPs對體外氧化應激的影響，我們使用熒光ROS探針DCFH-DA檢測了NCM460細胞内ROS水準。ROS染色結果顯示，對照組ROS水準低于其他各組，PS + LPS組ROS水準顯著高于其他各組(圖4B、C)，與體内實驗結果一緻。為了探讨NF-κB信号通路是否在PSNPs誘導的發炎反應和緊密連接配接障礙中起關鍵作用，我們在體外使用常用藥物QNZ阻斷NF-κB信号通路。通過CCK- 8實驗，我們确定9μM時QNZ的細胞活力約為91%(圖4D)，是以我們用9μM濃度處理NCM460細胞
Fig. 6. NF-κB signaling pathway activates NLRP3 and promotes inflammatory injury.
如圖6所示，QNZ的加入逆轉了拮抗NF-κB轉錄活性的發炎反應，抑制了NF-κB控制的促炎基因表達，進而抑制了NLRP3炎性小體的激活。以上結果驗證了NF-κB/NLRP3信号通路在PSNPs加重LPS誘導的發炎反應中起調節作用。
鳴謝：Yujiao He, et al. Chemosphere. 2022 Nov;307(Pt 1):135662.