AbMole精研抑制剂十年，最新的科研动态不断与您分享。本期与您分享的是: 聚苯乙烯纳米塑料通过ROS驱动的NF-κB/NLRP3通路破坏LPS调节的小鼠十二指肠通透性和炎症。
纳米塑料(NPs)的广泛存在显著影响了生态系统，已成为对动物和人类健康的全球性威胁。越来越多的证据表明，聚苯乙烯纳米颗粒(PSNPs)暴露可引起肠炎和肠屏障障碍。脂多糖(LPS)可引发各种组织的炎症负担。PSNPs是否通过ROS驱动的NF-κB/NLRP3途径恶化LPS诱导的肠损伤尚不清楚。本研究通过腹腔注射复制PSNPs暴露/PSNPs和LPS共暴露小鼠模型。结果表明，暴露于PSNPs/LPS可引起十二指肠炎症和通透性增加。我们评估了十二指肠结构、氧化应激参数、炎症因子和十二指肠紧密连接蛋白的变化。
我们发现PSNPs/LPS可加重细胞ROS和氧化应激的产生，激活NF-κB/NLRP3通路，降低表达紧密连接蛋白(ZO-1、Claudin 1和Occludin)水平，促进炎症因子(TNF-α、IL-6和IFN-γ)的表达。PS + LPS组十二指肠氧化应激和炎症反应较单次暴露组更为严重，NF-kB抑制剂QNZ可缓解这一症状。综上所述，PSNPs可通过ROS驱动的NF -κB/NLRP3通路恶化LPS诱导的小鼠十二指肠炎症并增加其通透性。本研究揭示了PSNPs与肠道损伤的关系及分子机制，为研究PSNPs暴露对哺乳动物和人类的不良影响提供了新的视角。
QNZ (Abmole，M2298，纯度>99%)有效抑制NF-κB激活和TNF-α产生，IC50分别为11 nM和7 nM。
Fig. 2. PSNPs exposure can promote LPS-induced duodenum inflammation in mice duodenum and NCM460 cells.
检测炎症相关基因mRNA和蛋白的表达水平，如图2所示。结果表明，与对照组相比，PS组和LPS组小鼠十二指肠组织中促炎因子TNF-α、IL-6和IFN-γ mRNA和蛋白表达量均高于对照组，而经过QNZ治疗后，表达量降低。PS + LPS组促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IFN-γ mRNA和蛋白表达量均显著高于其他各组，经过QNZ治疗后，表达量降低。同样，采用Western blot和qRT-PCR分别检测NCM460细胞TNF-α、IL-6、IFN-γ蛋白和mRNA表达。结果表明，PSNPs暴露可促进LPS诱导的十二指肠炎症。QNZ治疗可缓解炎症。
Fig. 3. PSNPs exposure can promote the damage of tight junction (TJ) barrier function induced by LPS.
研究表明，紧密连接蛋白参与炎症引起的肠屏障损伤。在以上TEM超微结构观察结果中，发现PSNPs导致小鼠十二指肠异常紧密连接。如图3A和B所示，免疫组化结果显示，PS组和/或LPS组小鼠肠道中ZO-1和Occludin蛋白表达明显低于对照组。为了进一步探讨PSNPs对小鼠肠道物理屏障的影响，检测了小鼠十二指肠mRNA和蛋白(ZO-1、Occludin和Claudin1)的表达。与免疫组化结果一致，PS组和LPS组十二指肠紧密连接蛋白ZO-1、Claudin1和Occludin mRNA表达量均低于对照组，PS + LPS组十二指肠紧密连接蛋白ZO-1、Claudin1和Occludin mRNA表达量显著降低(图3C)。
为了进一步证实PSNPs的作用，测量了十二指肠中与紧密连接相关的基因数量的蛋白质水平，包括ZO-1、Claudin1和Occludin。所得结果与mRNA表达的结果一致。此外，还检测了PSNPs暴露在NCM460细胞中紧密连接蛋白表达的变化，如图3D所示，说明PSNPs可以降低NCM460细胞中紧密连接蛋白mRNA和蛋白的表达。紧密连接蛋白在维持肠道屏障方面起着关键作用。在我们的研究中，这些紧密连接蛋白在PS组的表达明显降低，说明PSNPs加重了LPS诱导的肠屏障损伤。
Fig. 4. PSNPS aggravates the oxidative stress in the duodenum of mice and promotes ROS production in NCM460 cells.
为了研究PSNPs暴露对氧化应激的影响，检测了十二指肠组织中MDA、CAT、SOD和GSH的含量。结果如图4A所示，与对照组相比，PS组和LPS组MDA含量升高，而PS + LPS组MDA含量显著高于PS组和LPS组。PS组和LPS组大鼠CAT、SOD和GSH含量较对照组降低。与PS和LPS组相比，PS + LPS组CAT、SOD和GSH浓度显著降低。以上结果提示，PSNPs暴露可导致小鼠十二指肠MDA水平升高，SOD、CAT活性和GSH水平明显降低。提示PSNPs暴露可加重LPS对小鼠十二指肠氧化应激的影响。为了进一步探讨PSNPs对体外氧化应激的影响，我们使用荧光ROS探针DCFH-DA检测了NCM460细胞内ROS水平。ROS染色结果显示，对照组ROS水平低于其他各组，PS + LPS组ROS水平显著高于其他各组(图4B、C)，与体内实验结果一致。为了探讨NF-κB信号通路是否在PSNPs诱导的炎症反应和紧密连接障碍中起关键作用，我们在体外使用常用药物QNZ阻断NF-κB信号通路。通过CCK- 8实验，我们确定9μM时QNZ的细胞活力约为91%(图4D)，因此我们用9μM浓度处理NCM460细胞
Fig. 6. NF-κB signaling pathway activates NLRP3 and promotes inflammatory injury.
如图6所示，QNZ的加入逆转了拮抗NF-κB转录活性的炎症反应，抑制了NF-κB控制的促炎基因表达，进而抑制了NLRP3炎性小体的激活。以上结果验证了NF-κB/NLRP3信号通路在PSNPs加重LPS诱导的炎症反应中起调节作用。
鸣谢：Yujiao He, et al. Chemosphere. 2022 Nov;307(Pt 1):135662.