β-谷甾醇抑制NLRP3/Caspase-1/gsdmd介导焦亡减轻DSS诱导的结肠炎

基本信息

英文标题：β-sitosterol alleviates dextran sulfate sodium-induced experimental colitis via inhibition of NLRP3/Caspase-1/GSDMD-mediated pyroptosis

中文标题： β-谷甾醇通过抑制NLRP3/Caspase-1/ gsdmd介导的细胞焦亡减轻葡聚糖硫酸钠诱导的实验性结肠炎

发表期刊：《Frontiers in Pharmacology》

影响因子：5.6

作者单位：北京中医药大学

作者信息：Di Zhang，Fei Ge，Jing Ji，Yu-Jing Li，Fu-Rong Zhang，Shu-Yan Wang，Shu-Jing Zhang，Dong-Mei Zhang，Meng Chen.

研究背景

疾病背景：溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性、非特异性、非感染性炎症性肠道疾病，具有腹痛、腹泻、便血、体重减轻等症状，且长期UC患者有较高风险发展为结直肠癌。

流行病学：UC的发病率在全球范围内呈上升趋势，特别是在发展中国家和西方国家，由于经济发展和西化饮食的普及。

病理机制：UC的病因尚未明确，但炎症反应在其发病机制中占主导地位，其中TNF-α、IL-1β和IL-18等炎症分子的大量聚集可导致肠组织损伤。

NF-κB与炎症：NF-κB是调控炎症介质和趋化因子产生和分泌的关键转录因子，其异常激活在UC患者的肠道组织中观察到。

细胞焦亡与UC：细胞焦亡是一种新型的炎症性程序性细胞死亡形式，与Caspase-1或Caspase-11/4/5的激活有关，其在UC的炎症反应中发挥重要作用。

治疗现状：目前UC的治疗包括免疫抑制剂、糖皮质激素、水杨酸和生物制剂等，但这些药物存在多种副作用。

植物化合物：植物甾醇是一类重要的生物有机化合物，其中β-谷甾醇(SIT)是一种具有多种生物活性的植物衍生物，具有抗炎、抗氧化、免疫调节等功效。

SIT的研究前景：实验研究显示SIT具有抗炎作用，可以安全地作为治疗实验性结肠炎的辅助药物，但其具体的抗细胞焦亡机制仍需进一步研究。

本研究目的：本研究旨在通过建立DSS诱导的大鼠实验性结肠炎模型和Caco-2细胞模型，评估SIT对UC的保护和治疗作用，并探索其潜在的分子机制。

研究方法

药物和试剂：列出了研究所用的重要药物和试剂来源，包括DSS、β-谷甾醇(SIT)、ELISA试剂盒、抗体、CCK-8试剂盒等。

动物实验设计：描述了使用60只雄性SD大鼠进行实验的设计，包括DSS诱导的结肠炎阶段和药物治疗阶段。

UC症状观察：在实验期间记录大鼠的体重、粪便状况和直肠出血情况，以计算疾病活动指数(DAI)。

组织学检查：使用HE染色对大鼠的结肠组织进行病理学检查，并计算组织学评分。

细胞准备和存活率测定：描述了Caco-2细胞的培养和CCK-8法测定细胞活力的方法。

Caco-2炎症模型的建立和治疗：介绍了使用DSS建立Caco-2细胞炎症模型，并用SIT进行处理的方法。

细胞因子测定：使用ELISA试剂盒测定大鼠血清和细胞培养上清中的TNF-α、IL-1β和IL-18水平。

定量聚合酶链反应(qRT-PCR)：对NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18的mRNA水平进行定量分析。

Western blot分析：提取组织和细胞的蛋白质，进行Western blot分析，检测NLRP3、Caspase-1等相关蛋白的表达。

统计分析：使用SPSS 26.0软件进行统计分析，包括ANOVA和Kruskal-Wallis检验。

实验结果

图1：展示了β-谷甾醇(SIT)的化学结构。

图2：展示了SIT如何保护大鼠免受DSS诱导的溃疡性结肠炎(UC)的影响，包括实验设计、体重变化、疾病活动指数(DAI)评分、结肠长度和重量比以及组织学评分。

图3：展示了SIT如何保护Caco-2细胞免受DSS诱导的损伤，通过CCK-8法测定细胞活力。

图4：展示了SIT如何调节炎症性细胞因子和NF-κB途径，通过ELISA和Western blot分析TNF-α、IL-1β和IL-18的表达水平。

图5：展示了SIT如何抑制DSS诱导的Caspase-1介导的细胞焦亡途径激活，通过qRT-PCR和Western blot分析相关蛋白和mRNA水平。

图6：展示了SIT如何缓解由DSS诱导的屏障损伤，通过Western blot分析occludin和ZO-1的表达水平。

图7：提供了SIT对DSS诱导UC影响的概述图。

研究结论

SIT的抗炎和抗焦亡作用：SIT通过抑制炎症介质的产生和通过NLRP3/Caspase-1/GSDMD依赖途径抑制焦亡，表现出其抗炎和抗焦亡的效果。

肠道黏膜屏障功能的增强：SIT还能通过调节上皮紧密连接蛋白的表达来增强肠道黏膜屏障的功能。

SIT作为UC治疗的潜在药物：这些发现表明SIT是一个有效的药物候选物，可能在未来的UC治疗中有潜在的临床应用价值。

SIT在UC中的焦亡调节作用：据所知，这是首次证明SIT在实验性UC中调节焦亡的有效性。

SIT的局限性和未来研究方向：尽管SIT的安全性良好，但其稳定性差、水溶性低和半衰期短等特性限制了其更广泛的应用，这些问题需要进一步解决。