短链脂肪酸通过抑制NLRP3炎症小体介导的焦亡途径减轻糖尿病脑缺血损伤的研究

摘要

目的 探究短链脂肪酸(SCFAs)通过调控NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎症小体/半胱天冬酶-1(caspase-1)/消皮素D(GSDMD)信号通路对糖尿病脑缺血神经功能及焦亡的影响。方法 采用高糖高脂喂养联合链脲佐菌素(STZ)注射构建大鼠糖尿病模型，再通过线栓法构建大脑中动脉阻塞(MCAO)大鼠脑缺血模型。造模成功后随机分为3组：糖尿病(DM)组、糖尿病脑缺血(DM+MCAO)组、短链脂肪酸干预(DM+MCAO+SCFAs)组。术后24 h进行以下检测：(1)采用神经功能缺损评分和平衡木实验评估神经功能；(2)采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色测定脑梗死体积；(3)采用苏木素-伊红(HE)染色和尼氏(Nissl)染色观察脑组织病理形态和神经元损伤；(4)采用TUNEL染色检测神经细胞凋亡；(5)采用Western blot和免疫组织化学法检测脑组织中NLRP3炎症小体、活化的半胱天冬酶-1(C-caspase-1)、消皮素D N-末端片段(GSDMD-N)及caspase-1、GSDMD的表达；(6)采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症因子白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-18(IL-18)水平。结果 与DM组相比，DM+MCAO组神经功能评分、脑梗死体积、病理损伤程度、神经元损伤及神经细胞凋亡均显著增加(P<0.05);同时，脑组织中NLRP3炎症小体、C-caspase-1、GSDMD-N、caspase-1、GSDMD蛋白表达及IL-1β、IL-18水平均显著升高(P<0.05)。与DM+MCAO组相比，DM+MCAO+SCFAs组神经功能得到改善，脑梗死体积减小，病理损伤、神经元损伤及细胞凋亡减轻(P<0.05);且脑组织中NLRP3炎症小体介导的焦亡相关蛋白表达及下游炎症因子IL-1β、IL-18水平均被显著抑制(P<0.05)。结论 外源性SCFAs通过抑制NLRP3炎症小体介导的焦亡途径减轻糖尿病脑缺血神经功能损伤。

关键词

短链脂肪酸 / 糖尿病 / 脑缺血 / 焦亡 / NLRP3炎症小体

基金资助

黑龙江省自然科学基金资助(LH2021H043); 黑龙江省医学发展基金会项目(2023ZD04)