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文章分析思维导图,包括文章背景、研究背景、补充背景、文章意义与假说、研究方法➡️研究结果➡️研究结论、文章总结论、创新与启发、思考与不足等等。
编辑于2022-11-05 18:04:27 北京市文章分析
文章背景
发表于Free Radical Biology and Medicine
IF:8.10
Q1
医学2区
研究背景
DN是糖尿病的主要并发症,已成为大多数终末期肾脏疾病的主要原因,延缓其发展仍然是一个世界性的问题
铁的平衡对于肾脏细胞的正常功能至关重要
Nrf2在转录水平上调控许多与铁储存和运输有关的重要基因
研究提出,非诺贝特通过保护细胞免受氧化应激而抑制糖尿病并发症的发展,但对其确切机制仍有争议
补充背景
铁死亡定义
铁死亡是一种新发现的由铁依赖性脂质过氧化引起的调节性细胞死亡
铁死亡机制
FTH-1的低表达和TFR-1的过度表达导致亚铁的过度积累,然后通过芬顿反应促进大量ROS的产生
在铁中毒过程中,系统Xc的功能被破坏,产生足够的GSH,这使得GPX4无法发挥其正常的抗氧化能力
因此,带有磷脂的细胞脂质膜极易受到ROS的攻击。脂质过氧化的最终产物丙二醛(MDA)和4-羟基壬烯醛(4-HNE)很容易与蛋白质和DNA形成加合物,导致显著的细胞毒性作用并诱发细胞铁死亡
铁死亡特征
氧化还原活性铁的积累、抗氧化能力的丧失)含磷脂的多不饱和脂肪酸的过氧化
文章意义与假说
探讨了DN的发展与铁蛋白酶之间的关联,揭示了DN发展机制的一个新的视角。
研究了是否可以通过用非诺贝特治疗上调Nrf2的表达来抑制与糖尿病相关的铁死亡,从而延缓DN的进展
研究方法➡️研究结果➡️研究结论
动物实验
造模于给药
STZ造模
六组小鼠
细胞实验
高糖培养
生化指标
尿白蛋白(ELISA试剂盒)
DM 组极大增加
肌酐(ELISA试剂盒)
DM组极大增加
与DN组相比,Fn组中上述现象得到缓解
➡️ Fenofibrate可以改善DN
组织学评价
HE染色
显示DN组的肾脏有明显的形态学变化,包括肾小球的变化,肾小管上皮细胞退化,刷状边界消失,肾小管腔扩张
PAS染色
显示DN组系膜明显扩张
Masson染色
DN组的肾脏纤维化加剧
Image Pro Plus 6.0软件分析
与DN 组相比,Fn 组中上述现象得到缓解
➡️ Fenofibrate 可改善糖尿病小鼠的肾脏病理损伤
免疫组化与免疫荧光
结果显示DM组肾脏近端小管中GPX4和SLC7A11的蛋白表达水平较低
DM组肾脏切片中FTH-1的染色较弱,TFR-1的染色较强
DN组肾小管的荧光强度明显弱于正常小鼠
➡️ Nrf2在糖尿病中的蛋白表达下降
Fn 组小鼠肾小管的荧光强度比DM 组小鼠强
➡️Nrf2蛋白表达明显增加
与DM组相比,Fn组小鼠肾脏切片中GPX4、SLC7A11和FTH-1的蛋白表达水平明显增强,TFR-1的蛋白表达明显下降
➡️ Fenofibrate 通过增加Nrf2表达而抑制铁死亡延缓DN 的进展
透射电镜检查
Fn组的线粒体脊仍清晰可见,线粒体萎缩和膜密度增加的情况有所减轻
➡️ 非诺贝特预处理可以逆转糖尿病性铁中毒引起的线粒体形态学变化
细胞活性测定
CCK8法
当Fer-1浓度为1μM时,细胞活力达到峰值
在25mmol/L的培养基中培养的细胞的存活率相似或略高
当RLS-3的浓度超过0.1μM时,细胞存活率明显下降
特征指标检测(试剂盒)
体内实验
铁含量
DM组小鼠肾脏中的铁的浓度是NC组小鼠的三倍
GSH
DM组小鼠的GSH也明显下降
4-HNE和MDA
DM组的脂质过氧化的最终产物MDA和4-HNE明显增加
与DN 组相比,Fn 组中上述指标得到逆转
➡️ Fenofibrate通过抑制铁死亡延缓DN的进展
体外实验
铁含量、GSH、4-HNE、MDA
检测结果均与体内实验一致
ROS
2′,7′-二氯荧光素二乙酸盐染色后荧光显微镜观察
在Ctrl组细胞中,背景荧光最小,而单独用高葡萄糖培养的细胞产生的荧光程度最大
qRT-PCR
2−ΔΔCT 法
体内实验
与NC组相比,DM组的GPX4和SLC7A11的mRNA表达水平明显下降。
在DM组,FTH-1的表达明显下降,TFR-1急剧增加
DM 组小鼠Nrf2 的mRNA 表达水平低于NC 组小鼠
➡️Nrf2的表达降低会增加铁死亡程度
与DM 组相比,Fn 组小鼠肾脏切片中GPX4 、SLC7A11 和FTH-1 的mRNA表达水平明显增强,TFR-1 的mRNA表达明显下降
➡️ Fenofibrate通过抑制铁死亡延缓DN的进展
体外实验
Ctrl组相比,HG组细胞中GPX4、SLC7A11mRNA表达下降
HG组FTH-1的mRNA表达下降,TFR-1的表达增加
HG组细胞Nrf2 的mRNA 表达水平低于ctrl组
➡️Nrf2 的表达降低会增加铁死亡程度
WB
结果显示,GPX4、SLC7A11、FTH-1和TFR-1的蛋白表达水平与相应的mRNA变化呈平行变化
➡️HG细胞铁死亡严重
DM组小鼠Nrf2的蛋白低于NC组小鼠
➡️Nrf2 的表达降低会增加铁死亡程度
Fn组小鼠Nrf2蛋白高于比DM组
➡️ 非诺贝特通过调节Nrf2信号通路改善DN
敲除Nrf2的细胞实验
通过si RNA
与相同条件下的Si-Ctrl细胞相比,在高糖培养的Si-Nrf2细胞中,GPX4、SLC7A11、FTH-1的蛋白表达明显下降,TFR-1表达增加,这些基因的mRNA表达也呈现相同的结果。与Si-Ctrl组相比,Si-Nrf2组的MDA和铁的水平也较高
➡️ Nrf2的低表达增强了对铁死亡
与Si-Nrf2组相比,用非诺贝特处理的Si-Nrf2细胞中Nrf2的蛋白 和mRNA表达明显增加,GPX4、SLC7A11、FTH-1的表达量上升,TFR-1的表达量下降。铁和MDA的浓度降低。
➡️ 非诺贝特促进了Nrf2在HK-2细胞中的表达,并可能抑制铁死亡的发生。
补充实验
无论是体外还是体内实验,所呈现的铁死亡有关的变化在Fer-1组中得到了逆转
➡️进一步证实了DN小鼠肾脏以及HG细胞中的铁死亡现象
➡️ 进一步证实Nrf2的抑制增强了HK-2细胞在高糖条件下的铁死亡鲜香
用非诺贝特预处理的细胞用RSL-3处理诱导铁死亡,其结果出现了转变
➡️ 非诺贝特改善了RSL-3诱导的铁死亡现象
数据分析
Prism 8.0 software
文章总结论
通过上调Nrf2抑制细胞铁死亡,延迟了糖尿病肾病的进展
创新与启发
相比于以往的DN研究,文章提出了较为新颖的治疗机制—通过抑制铁死亡改善DN
提示我们研究中药单体治疗DN也可以从此方向探寻,同时可以结合蛋白组学,进一步证实药物与调控铁死亡相关蛋白的结合
思考与不足
文中结果的罗列的顺序不够清晰,个人认为应从现象到机制(组织学到通路验证)的顺序更为清晰
没有进行动物实验的基因敲除实验
➡️DN 小鼠肾脏细胞铁死亡严重
➡️DN 小鼠肾脏细胞铁死亡严重
➡️HG细胞铁死亡严重
➡️HG细胞铁死亡严重
➡️DN 小鼠肾脏中铁死亡严重
➡️DN 小鼠肾脏细胞铁死亡严重