Alle Tierversuche erfolgten gemäß den Richtlinien des National Research Council für die Pflege und Verwendung von Labortieren und wurden von dem Ethikausschuss des Fuzhou First General Hospital genehmigt (Genehmigungsnummer 202408002).
Zebrafisch-Zucht
Alle Experimente wurden mit Zebrabärblingen (Danio rerio) unter standardisierten Laborbedingungen durchgeführt. Wildtyp-AB-Zebrafische wurden für den Toxizitätsassay und den Schwanzamputations-Regenerationsassay verwendet. Tg(mpeg1:GFP)-Zebrafische wurden speziell für die Makrophagen-Bildgebung eingesetzt. Tg(mpeg1:GFP) ist eine Makrophagen-Reporterlinie, bei der die Expression von GFP Makrophagen-Linienzellen unter Kontrolle des makrophagenexprimierten mpeg1-Promotors markiert. Alle Zebrafisch-Linien wurden bei 28,5 °C unter einem 14-h/10-h-Licht/Dunkel-Zyklus gehalten. Für Experimente wurden nur morphologisch normale Embryonen verwendet. Für alle Experimente wurden die Embryonen in Danieau-Puffer inkubiert, der aus Reagenzien-Grad-Chemikalien hergestellt wurde, einschließlich NaCl, KCl, Ca(NO₃)₂·4H₂O, MgSO₄·7H₂O und HEPES, das auf pH 7,2 eingestellt wurde.
Arzneimittelherstellung und Sicherheitsbestimmung
Mollugin (40 mg) wurde in 1 mL DMSO gelöst, um einen 40 mg/mL-Stammsatz herzustellen. Der Stammsatz wurde zunächst im Verhältnis 1:10 in Danieau-Puffer auf 4 mg/mL verdünnt und anschließend weiter auf 22, 66 und 200 µg/mL für die Behandlungen verdünnt. Zur Bestimmung der maximalen sicheren Konzentration wurden 48 Stunden nach der Befruchtung (hpf) befruchtete Embryonen des AB-Stamms entchorioniert und mit 0,003 % Natriumhypochlorit desinfiziert, bevor sie auf 6-Loch-Platten verteilt wurden (n = 20, jeweils drei Wiederholungen pro Gruppe). Die Embryonen wurden 48 Stunden lang bei 28,5 °C in E3-Medium mit Mollugin (22 µg/mL, 66 µg/mL, 200 µg/mL, 240 µg/mL, 280 µg/mL, 320 µg/mL oder 360 µg/mL) inkubiert. Das Überleben wurde unter einem Stereomikroskop überwacht, und die höchste Konzentration mit einer Embryovitalität von ≥90 % wurde als sichere Obergrenze für nachfolgende Experimente festgelegt.
Konstruktion des Modells zur Schwanzamputation und Regeneration
Für Regenerationsstudien wurden 48 hpf Wildtyp-AB-Embryonen mit 0,03 % Tricain, hergestellt in Embryomedium, anästhesiert und lateral unter einem Stereomikroskop positioniert. Vor der Schwanzamputation wurden die Embryonen in Danieaus Puffer gehalten. Eine standardisierte transversale Schwanzamputation wurde unter stereomikroskopischer Kontrolle durchgeführt. Die Amputationslinie wurde unmittelbar hinter der Chorda-Spitze angelegt, wobei das hintere Ende der Chorda als anatomische Landmarke diente. Der distal zur Landmarke liegende Schwanzflossenlappen wurde mit einem Mikroskalpell entfernt, um ein konsistentes Verletzungsmaß zwischen den Proben sicherzustellen. Unmittelbar nach der Amputation (0 h) wurden Bilder mit einem stereoskopischen Fluoreszenzmikroskop aufgenommen. Nach der Amputation wurden die Embryonen in das entsprechende auf E3-Medium basierende Behandlungsmedium für den Regenerationsversuch überführt. Mollugin-Arbeitslösungen wurden durch Verdünnen der Mollugin-Stocklösung in E3-Medium auf Endkonzentrationen von 22, 66 und 200 µg/mL hergestellt. Mollugin wurde während der Regenerationsphase über eine Badexposition verabreicht. Um die Fahrzeugexposition zu kontrollieren, wurden die ungeverletzte Kontrollgruppe und die verletzte Modellgruppe in E3-Medium mit 0,5 % DMSO gehalten, was der Endkonzentration von DMSO in der Mollugin-Gruppe mit 200 µg/mL entspricht. Die Embryonen wurden zwei Tage lang in 6-Well-Platten bei 28,5 °C gehalten, wobei das jeweilige auf E3-Medium basierende Behandlungsmedium täglich erneuert wurde. Die Regeneration wurde durch Bildaufnahme 24 und 48 Stunden nach der Amputation unter Weißlicht- und Fluoreszenzbedingungen dokumentiert, um das Nachwachsen des Schwanzes und die Verteilung von Makrophagen zu beurteilen. Bildmessungen wurden mit ImageJ durchgeführt.
Zur Quantifizierung der Regeneration wurde die re-generierte Schwanzfläche als absolute Fläche in µm2 gemessen und nicht auf die Embryogröße oder die ursprüngliche Schwanzgröße normalisiert. Um die Variabilität zu minimieren, wurden alle Embryonen am gleichen anatomischen Merkmal direkt hinter der Chorda-Spitze amputiert, und dieses gleiche Merkmal wurde verwendet, um den Messbereich über alle Gruppen hinweg festzulegen. Interessenbereiche wurden manuell in ImageJ basierend auf der Umrisslinie des Schwanzes abgegrenzt, und die Analyse wurde von einem Untersucher durchgeführt, der bezüglich der Behandlungsgruppen verblindet war. Zur Quantifizierung des makrophagenpositiven Bereichs wurden GFP-Fluoreszenzbilder von Tg(mpeg1:GFP)-Embryonen in ImageJ analysiert. Der Bereich der Schwanzverletzung/Regeneration wurde manuell als Interessenbereich definiert, wobei das gleiche anatomische Merkmal wie bei der Schwanzflächenmessung verwendet wurde. Die Bilder wurden in 8-Bit-Graustufen konvertiert, und die Hintergrundfluoreszenz wurde unter Verwendung identischer Hintergrundkorrektur-Einstellungen für alle Bilder desselben Experiments subtrahiert. Anschließend wurde ein fester Fluoreszenzschwellenwert einheitlich auf alle Bilder innerhalb jedes Experiments angewendet, um makrophagenassoziierte GFP-positive Signale zu identifizieren. Die makrophagenpositive Fläche wurde als die schwellenwertüberschreitende GFP-Fläche innerhalb des definierten ROI berechnet. Die Messungen basierten auf der fluoreszenzpositiven Fläche und nicht auf der Fluoreszenzintensität oder einer manuellen Zellzählung. Alle Bildanalysen wurden von einem Untersucher durchgeführt, der bezüglich der Behandlungsgruppen verblindet war.
RNA-Extraktion und quantitative Echtzeit-PCR (qRT-PCR)
Nach Abschluss des Regenerationsassays wurden Embryonen aus jeder experimentellen Bedingung gesammelt und gepoolt (mindestens 20 Embryonen pro Gruppe) zur RNA-Analyse. Für jede Bedingung bestand eine biologische Wiederholung aus einer gepoolten Probe, die mindestens 20 Embryonen derselben experimentellen Gruppe enthielt. Für jede Bedingung wurden drei unabhängige, gepoolte biologische Wiederholungen hergestellt und für die statistische Analyse verwendet. Die Gesamt-RNA wurde nach mechanischer Homogenisierung in einem auf Phenol/Guanidin basierenden RNA-Extraktionsreagenz isoliert. Die RNA-Qualität und -Konzentration wurden spektrophotometrisch durch Messung der A260/A280-Verhältnisse bestimmt. Die cDNA-Synthese erfolgte mit einem kommerziellen Reverse-Transkriptionskit. Die PCR-Amplifikation wurde mit SYBR-Green-Reagenzien durchgeführt. Die qRT-PCR-Zyklusbedingungen waren wie folgt: anfängliche Denaturierung bei 95 °C für 30 s, gefolgt von 40 Zyklen mit Denaturierung bei 95 °C für 5 s und Annealing/Extension bei 60 °C für 30 s. Die Expressionslevel von Genen, die mit Apoptose (Caspase-3 und Bcl-2), Entzündung (TNF-α, IL-1β, IL-6, NF-κB1, TLR4, CCL2 und ICAM1) sowie Makrophagen-Phänotyp (iNOS und Arginase-1) assoziiert sind, wurden gemessen. β-Aktin diente als Referenzgen. Die relativen Änderungen der Genexpression wurden nach der 2−ΔΔCt-Methode berechnet. Die Primerinformationen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Aktivitätsassays für SOD und CAT
Die SOD- und CAT-Spiegel wurden zur Beurteilung des antioxidativen Status nach Schwanzverletzung herangezogen. 48 Stunden nach der Amputation wurden Zebrafische aus jeder Gruppe gesammelt und in kaltem PBS homogenisiert. Nach Zentrifugation wurden die klaren Extrakte mithilfe kommerzieller Aktivitätsassay-Kits zur Bestimmung der SOD- und CAT-Aktivität verwendet. Die SOD-Aktivität wurde mit einem WST-1-basierten Assay-Kit gemäß den Herstelleranweisungen gemessen. Die Proben wurden zusammen mit Standardlösungen in 96-Well-Assay-Platten pipettiert, und die Absorption wurde mit einem Mikroplatten-Reader aufgezeichnet. Die Enzymaktivitäten wurden anhand von Standardkurven ermittelt. Alle Assays wurden im Dreifachansatz durchgeführt.
Statistische Analyse
Die Daten werden als Mittelwert ± SEM aus mindestens drei unabhängigen Experimenten dargestellt. Bei dem Toxizitätsassay bestand jedes unabhängige Experiment aus einer Embryonencharge mit je 20 Embryonen pro Gruppe und dreifachen Ansätzen. Bei der Regenerationsbildgebung und der Makrophagenbildgebung in Tg(mpeg1:GFP)-Zebrafischen wurden einzelne Embryonen als Mess-Einheiten verwendet, wobei pro Gruppe 10 Embryonen analysiert wurden. Bei der qRT-PCR-Analyse bestand eine biologische Wiederholung aus einer gepoolten Probe, die mindestens 20 Embryonen derselben Versuchsgruppe enthielt; pro Bedingung wurden drei unabhängige, gepoolte biologische Wiederholungen analysiert. Bei der Analyse der SOD- und CAT-Aktivität wurden pro Bedingung fünf unabhängige, gepoolte biologische Wiederholungen analysiert. Gruppenunterschiede wurden mittels einfaktorieller ANOVA mit Tukeys post-hoc-Test ausgewertet. Die statistischen Analysen wurden mit GraphPad Prism durchgeführt. Unterschiede mit p < 0,05 wurden als signifikant angesehen.