Все процедуры на животных были одобрены Комитетом по этике животных Пекинского университета китайской медицины [BUCM-2023-0912] и проводились в соответствии с институциональными и национальными рекомендациями по уходу и использованию лабораторных животных. Человеческие субъекты не участвовали.
Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.
1. Реагенты и материалы
На всех этапах использовались аналитические растворители и реагенты молекулярно-биологического уровня. Вся коммерческая информация, включая производителей, каталожные номера и лицензионные данные программного обеспечения, размещена в Таблице материалов (xlsx). Вода для всех препаратов была деионизирована и фильтрована. Все буферы были подготовлены свежими или хранятся в условиях, указанных ниже.
2. Настройка оборудования и программного обеспечения
Система UPLC-MS/MS, связанная с квадрупольным масс-спектрометром времени полёта; рефрижераторную центрифугу с ротором с поворотным ведром; CO₂-инкубатор, поддерживаемый при 37 °C, 5% CO₂ и относительной влажности ≥95%; считыватель микропластин (450 нм); термоциклер ПЦР в реальном времени; электрофорез и аппарат для протирания; а также использовался флуоресцентный микроскоп с фиксированными фильтрами возбуждения/излучения. Управление приборами и анализ данных проводились в MassLynx v4.2 для хроматографических и масс-спектрометрических данных и AutoDock 4.2 с AutoDockTools 1.5.7 для стыковки. Анализ изображения проводился в ImageJ/Fiji v1.53.
3. Приготовление жидкой клизмы Дибай (DBE)
Травяная смесь, состоящая из дию (50 г), байцзи (50 г) и эрча (20 г), была крупно измельчена и замочена в деионизированной воде 1 200 мл при комнатной температуре в течение 30 минут для полного увлажнения. Замочённую смесь отварили под интенсивным кипячением в течение 30 минут, время от времени перемешивая, чтобы предотвратить склеивание. Горячий отвар фильтровался через стерильную многослойную медицинскую марлю в стерильную стеклянную посуду для удаления нерастворимого материала. Фильтрат концентрировался в вакууме в водяной бане при температуре не более 45 °C, пока не получался концентрат, соответствующий конечной концентрации запаса 1,98 г/мл (высокодозовый запас). Рабочие растворы средней и низкой дозы при 0,99 г/мл и 0,50 г/мл готовились путём разбавления стерильной деионизированной водой до конечных объёмов по 100 мл каждый. Каждый раствор пропускался через мембрану диаметром 0,22 мкм в стерильных условиях, раздавался в маркированные стерильные контейнеры и хранился при 4 °C до семи дней. Перед использованием растворы аккуратно перемешивали; приемлемая внешность была прозрачной или слегка опалесцентной, без видимых частиц.
4. UPLC - MS/MS анализ DBE
Порошок из каждого лекарственного компонента точно взвешивался в 50 мг и экстракцировал с 1,0 мл 80% (v/v) метанола с помощью ультразвукового перемешивания в течение 30 минут при окружающей температуре. Экстракты возвращались к комнатной температуре после соникации, центрифугировали при 15 000 × г в течение 10 минут при 4 °C, а супернатанты фильтровались через мембраны 0,22 мкм в автопробопробные флаконы. Хроматографическое разделение проводилось на колонке обратной фазы (2,1 × 100 мм, 1,8 мкм; полярно-концевый тип C18) при температуре 35 °C; бренд/модель столбцов и каталожный номер приведены в Таблице материалов. Мобильная фаза A: 0,1% муравьиной кислоты в воде; Мобильная фаза B: ацетонитрил. Расход: 0,30 мл/мин; объём инъекции: 10 мкл. Градиент: 5% B на 0-2 минуты; 5→95% B с 2 до 20 минут; 95% B на 20-23 минуты; 95→5% B с 23,0 до 23,1 мин; переуравновесить на 5% B до 26 минут (полная таблица градиентов приведена в таблице 1).
Масс-спектрометрия использовала электроспрейную ионизацию с положительным/отрицательным переключением и независимое от данных получение с низко- и высокоэнергетическими (MSE) сканированиями. Массовый диапазон: м/з 100-1 500; капиллярное напряжение: 2,0 кВ; конус отбора проб: 20 В; температура источника: 120 °C; температура разогревания: 360 °C; конусный газ: 50 л/ч; Газ дезолвации: 600 л/ч. Высокоэнергетическая функция использовала ступенчатую энергию столкновения 20-50 эВ. Данные обрабатывались в MassLynx v4.2 с коррекцией массы замка и стандартными параметрами обнаружения пиков. В Дополнительной таблице 1 представлен полный список из 105 идентифицированных компонентов (молекулярные формулы, наблюдаемые m/z, время удержания и оценки доверия).
5. Молекулярная стыковка
Стыковка проводилась в AutoDock 4.2 по протоколу индуцированной посадки. Трёхмерная структура S100β (PDB 3HCM) была подготовлена путём удаления кристаллографических молекул воды, добавления полярного водорода и назначения зарядов Коллмана. Структуры лигандов, представляющие характерные компоненты DBE, были построены, протонированы при физиологическом pH и минимизированы по энергии. Место связывания определялось по нативным лигандным координатам; Аминокислотные остатки в пределах 6 Å от нативного лиганда рассматривались как гибкие при стыковке. Сеточные боксы охватывали весь карман с расстоянием между сетками 0,375 Å. Параметры ламаркистского генетического алгоритма: размер популяции 150; до 2,5 × 10⁶ энергетических оценок; 100 независимых партий на лиганд. Финальные позы ранжировались по предсказанной свободной энергии связывания и кластеризовались по RMSD; Были визуализированы паттерны взаимодействия (водородные связи, гидрофобные контакты π-π взаимодействия) для согласованности с известными комплексами S100β.
6. Животная модель колита, вызванного DSS, и лечения DBE.
Самцы мышей C57BL/6J (8 недель, 20-22 г) акклиматизировались не менее 7 дней при температуре 22 ± 2 °C, относительной влажности 50%-60%, 12 часов цикла светло-тёмный, с едой и водой ad libitum. Животных случайным образом разделили на шесть групп (n = 10/группу): контрольная, модель декстрансульфат натрия (DSS), контрольная группа с положительным результатом сульфасалазина (SASP), а также лечение с низкими, средними и высокими дозами DBE. Сотрудники, ответственные за гистологические оценки и количественную оценку изображений, были ослеплены к распределению групп.
Экспериментальный колит был индуцирован 2,0% (w/v) DSS в питьевой воде в течение 7 дней, затем 1,0% DSS в течение 3 дней, а затем обычная вода в течение 4 дней до эвтаназии. DBE вводился один раз в день клизмой при 10 мл/кг с помощью гибкого катетера, вставленного на 2,5 см в прямую кишку; Животных держали вертикально в течение 30 минут, чтобы минимизировать протечку. Дневные дозы DBE составляли соответственно 12,35, 27,4 и 49,4 г/кг/день для низких, средних и высоких групп; SASP был введён в 0,5 г/кг в день как положительный контрольный результат. Ежедневно фиксировались масса тела, консистенция кала и скрытая кровь кала для вычисления индекса активности заболевания. В конечном итоге мышей анестезиировали пентобарбитал натрия 50 мг/кг в..; кровь собиралась из ретро-орбитального синуса с помощью гепаринизированных капилляров; Животных усыпляли с помощью вывиха шейки матки. Толстая кишка была вырезана от илеоцекального соединения к прямой кишке, аккуратно вытянута, а длина измерена при минимальном натяжении. Представительные сегменты фиксировались в 4% параформальдегида; оставшаяся ткань быстро замораживалась в жидком азоте и хранилась при −80 °C.
7. Приготовление сыворотки, содержащей лекарственные вещества
Самцы крыс Спрага-Доули были рандомизированы в контрольные и DBE-группы (n = 6/группа). Группа DBE получала 12,34 г/кг в день пероральной гаважей один раз в день в течение 7 дней; Управление получало очищенную воду равного объёма. Через двадцать четыре часа после последней дозы животных анестезировали, а из брюшной аорты взяли цельную кровь. Сыворотка отделялась после 30 минут свертывания при комнатной температуре, после чего центрифугировали при 1500 × г в течение 10 минут при 4 °C. Сыворотки инактивировались при температуре 56 °C в течение 30 минут и фильтровались через мембраны диаметром 0,22 мкм в стерильных условиях перед хранением. Сыворотка алицитировала в стерильные трубки и хранилась при −80 °C. Гемолизованные образцы, выявленные по повышенной абсорбции около 414 нм, были исключены.
8. Гистологическое исследование (H&E)
Ткань толстой кишки, закрепленная в 4% параформальдегиде в течение 24 часов, была обезвожена с помощью градированных этанолов, очищена ксилолом и вложена в парафин. Срезы (5 мкм) нарезали, депарафинизировали, регидратировали и окрашивались гематоксилином в течение 5 минут, затем посинялись в проточной воде в течение 5 минут и контрокрашивались эозином в течение 2 минут. Стекли были установлены с использованием смолы и исследованы на архитектуру крипты, плотность клеток кубка, непрерывность эпителия и воспалительную инфильтрацию. Репрезентативные изменения будут отмечены стрелками/наконечниками стрелок и обозначены в надписях рисунков; В легендах будут указаны полосы масштаба (например, 200 мкм) и заранее определённые визуальные пороги.
9. Иммуногистохимия (IHC)
Парафиновые срезы подвергались забору антигена в цитратном буфере (pH 6,0) в течение 15-20 минут при 95-98 °C, закалку эндогенной пероксидазы с 3% перекисью водорода в течение 10 минут и блокировку 5% нормальной сыворотки в течение 1 часа при комнатной температуре. Первичные антитела инкубировали ночью при 4 °C в увлажнённой камере. После промывки секции обрабатывались с помощью системы обнаружения стрептавидин-пероксидазы, разработанной с помощью DAB на 2 минуты (микроскопический мониторинг), окрашивались гематоксилином, дегидрировали и монтировали. В каждую партию были включены отрицательные контрольные группы без первичного антитела.
10. Анализ иммунофлуоресценции (IF)
Срезы, вложенные в парафин, были депарафинированы и подвергнуты антигенному извлечению в буфере ЭДТА (pH 8.0). После охлаждения неспецифическое связывание блокировалось 3% бычьей сывороткой альбумина в течение 1 часа при комнатной температуре. Секции инкубировали ночью при 4 °C с первичными антителами против GFAP (1:500) и S100β (1:200), затем вторичные антитела, конъюгированные фторофором (1:500) в течение 1 часа при комнатной температуре в темноте. Ядра окрашивались DAPI, а затворы устанавливались в анти-фейд среде. Изображения были сделаны с использованием одинаковых объективов, фиксированного времени экспозиции 100 мс и усиления детектора 1,0 в разных группах. Средняя интенсивность флуоресценции была количественно измерена в ImageJ/Fiji v1.53 после калибровки размера пикселя, вычитания фона (радиус вращающегося шара 50 пикселей) и нормализации до DAPI-положительной области. Было проанализировано как минимум пять биологических реплик на группу и три неперекрывающихся поля на каждую реплику.
11. Клеточная культура и лечение
Глиальные клетки кишечника крыс (обозначение CRL-2690) были культивированы в DMEM с дополнением 10% сыворотки плода бычьего скота и 1% пенициллин-стрептомицином при 37 °C в увлажнённом инкубаторе с 5% CO₂. Идентичность клеток была подтверждена коротким тандемным повторным профилированием, а культуры были свободны от микоплазмы. Эксперименты проводились в отрывках 5-15. Клетки были засеяны в пластины с 6 колодцями при 2,0 × 10⁵ ячейках на скважину в среде 2,0 мл/скважина и давали прикрепиться в течение 24 часов. Экспериментальные группы включали: необработанный контроль, контроль транспортных средств, модель, DBE-сыворотка и ингибитор.
Для индукции моделей клетки подвергались воздействию липополисахарида (LPS, 1 мкг/мл) плюс IFN-γ (20 нг/мл) в течение 24 часов в полной среде; соответствующее значение U/mL для IFN-γ указано в Таблице материалов согласно специфической мощности участка. Для лечения сывороткой DBE-клетки получали 15% (v/v) термически инактивированную (56 °C, 30 мин), 0,22 мкм фильтрованную сыворотку крыс с DBE, в полной среде в течение 24 часов (диапазон дозы 5%-20% используется для оптимизации жизнеспособности, как указано в разделе CCK-8). Для лечения ингибиторами применялся селективный ингибитор S100β SBI-4211 (10-50 мкм; 45 мкм для ключевых показаний) в течение 24 часов. Управление автомобилем сопоставило содержание растворителя (0,1% DMSO (v/v)) с аналогичной средой. Если не указано иное, процедуры готовились в предварительно нагретой (37 °C) среде, а клетки промывались 2× с помощью PBS перед заменой обработки. После лечения клетки собирались для экстракции РНК, анализа белков и иммунофлуоресценции, как подробно описано в последующих разделах. Биологическая репликация была не ≥ 5 независимых культур на каждое состояние.
12. Анализ жизнеспособности клеток CCK-8
Клетки засеивались в пластины с 96 лунками при 5 × 10³ ячейках на скважину в среде 100 мкл и оставались на ночь. Среда была заменена на сыворотку, обработанную DBE, на 5%, 10%, 15% или 20% (v/v) в течение 24 часов. Был добавлен реагент CCK-8 (10 мкл/скважины), а пластины инкубировали 1 час при 37 °C. Абсорбация была измерена на 450 нм с вычитанием пустых элементов (среда + реагент, без клеток). Жизнеспособность выражалась в процентах управления транспортным средством. Каждое состояние, используемое n ≥ 5 биологических репликаций (независимых культур) с тремя техническими репликами на культуру.
13. ELISA для тканевых цитокинов
Ткань толстой кишки была гомогенизирована на льду в PBS (1:9, в/в), содержащие ингибиторы протеаз. Гомогенаты очищались 12 000 × г в течение 10 минут при 4 °C; супернатанты анализировались на IL-1β и TNF-α согласно протоколам KIT. Стандарты и образцы выполнялись в дубликате, а кривые оснащались четырёхпараметрической логистической (4PL) моделью с R² ≥ 0,99; Заранее рассчитанные стандарты принимались в пределах 85%-115% от номинала. Поглощение считывалось при 450 нм с эталонным диапазоном 620-650 нм, когда это было доступно. Концентрация цитокинов нормализовывалась до массы ткани (pg/mg ткани). Каждая группа включала n ≥ 5 биологических репликат.
14. Количественная ПЦР в реальном времени (qPCR)
Общая РНК из ткани толстой кишки (или клеток, в зависимости от случая) была выделена с помощью набора спин-колонны с кремнеземной мембраной. Целостность РНК была подтверждена методом A₂₆₀/A₂₈₀ = 1.8-2.1 и агарозного геля. КДНК первой цепи была синтезирована из 1 мкг РНК с геномным удалением ДНК. qPCR использовал мастер-микс SYBR Green на откалиброванном термоциклере с программой: 95 °C 30 с; 40 циклов при температуре 95 °C 5 с, 60 °C 30 секунд; кривая плавления 65-95 °C с шагами 0,5 °C/5 с. GAPDH выступал в качестве эндогенного контроля. Относительная экспрессия была рассчитана с помощью 2⁻ΔΔCt после проверки эффективности грунтовых (90%-110%, по наклонам стандартной кривой). Были включены элементы управления без RT и без шаблонов. Последовательности праймеров приведены в таблице 2. В каждой группе было n ≥ 5 биологических реплик и два технических повтора на образец.
15. Вестерн-блот анализ
Белки из ткани (или клеток) толстой кишки извлекались в буфере RIPA с ингибиторами протеаз/фосфатазы и количественно измерялись с помощью BCA-анализа. Равномерный белок (30 мкг/полоса) денатурировался, растворялся на 4-20% градиентном SDS-PAGE и переносился в PVDF (0,45 мкм; 0,2 мкм для ≤ целей по 20 кДа). Мембраны блокировались в 5% обезжиренном молоке в течение 2 часов при комнатной температуре и инкубировали ночью при 4 °C с первичными антителами против GFAP (1:1 000), S100β (1:1 000), iNOS (1:1 000), NF-κB p65 (1:1 000), фосфо-NF-κB p65 (Ser536, 1:1 000), окклюдина (1:1 000), клаудина-1 (1:1 000) и GAPDH (1:5 000). Вторичные антитела, сопряжённые с HRP (1:5 000), применялись в течение 1 часа при комнатной температуре. Сигналы разрабатывались с помощью ECL; время экспозиции ограничивалось линейным динамическим диапазоном (10–90 с). Переносы были подтверждены обратимым мембранным окрашиванием до блокировки. Интенсивность полос была количественно измерена в ImageJ/Fiji v1.53 после фонового вычитания и нормализована до GAPDH. Ожидаемая молекулярная масса: GFAP ~49 кДа, S100β ~10-12 кДа, NF-κB p65 ~65 кДа, iNOS ~130 кДа, Окклюдин ~65 кДа, Клаудин-1 ~22 кДа, GAPDH ~36-37 кДа. Каждый анализ включал n ≥ 5 биологических репликатов.
16. Статистический анализ
Данные были проанализированы в GraphPad Prism 8.0 и представлены как среднее ± SEM. Для многогрупповых сравнений использовался односторонний ANOVA, за которым следовал пост-хок тест Тьюки; для парных сравнений при необходимости применялись t-тесты Student с двумя хвостами без пары. Для временного или двухфакторного дизайна (например, лечение × дозы или лечение × времени) использовалась двусторонняя ANOVA (повторные измерения при необходимости) с коррекцией Тьюки или Даннетта, указанная в таблице рисунков. Тесты Шапиро-Уилка и Левена использовались для изучения нормальности и гомоскедастичности перед параметрическим тестированием; когда предположения нарушались, данные преобразовывались в логарифмии или анализировались с помощью соответствующих непараметрических тестов (Крускал-Уоллис с пост-хоком Данна; Манн-Уитни U для парных игроков). Точные p-значения и размеры эффекта (η² для ANOVA, d Коэна для t-тестов) указаны в легендах рисунков, где это применимо. Двустороннее p < 0,05 считалось статистически значимым. В надписях рисунков используется следующая обозначение значения: *p<0.05, **p<0.01, *** p<0.001 против Control; # p<0.05, ## p<0.01, ### p<0.001 против DSS; NS, не значительно.
17. Ожидаемые результаты и контроль качества
Ожидается, что DSS укорачит длину толстой кишки, повысит индекс активности болезни и вызовет гистологические повреждения (искажение архитектуры крипты, истощение клеток кубка, эрозия эпителия). Лечение DBE должно повышать эти показатели в зависимости от дозы и снижать маркеры активации кишечно-глиальной глии. Западные блоты должны показывать зоны при перечисленных выше молекулярных массах, с увеличением сигналов в DSS и ослаблением при DBE или SBI-4211; Экспозиции должны оставаться в линейном динамическом диапазоне. Иммунофлуоресценция для GFAP и S100β должна показывать повышенную среднюю интенсивность DSS и снижение после лечения DBE. Хроматограммы LC-MS/MS должны показывать стабильное время удержания (дрейф ≤ 0,2 мин) и точность массы в пределах ± 5 ppm для эталонных ионов, с характерными ионами фрагментов для ключевых компонентов. Отрицательные контроли (например, отсутствие первичных антител) не должны давать специфического сигнала. Параметры получения изображения (объектив, экспозиция, усиление, гамма) должны оставаться фиксированными в разных группах для достоверных количественных сравнений.
18. Заметки по устранению неполадок
Мутность или частицы в растворах DBE указывают на недостаточную фильтрацию или осадки; повторите фильтрацию 0,22 мкм и подтвердите pH 6,5-7,5. Чрезмерная смертность или сильная потеря веса во время воздействия DSS указывает на чрезмерную индукцию; Снижайте концентрацию DSS, проверяйте молекулярную массу партии и ежедневно заменяйте растворы DSS. Непоследовательная оценка иммунофлуоресценции обычно отражает переменное воздействие; Зафиксируйте время экспозиции и усиление, а также добавьте эталонный слайд для пакетной калибровки. Слабые полосы западного блота могут отражать недонагрузку или неэффективность переноса; Проверьте количество белков, выберите подходящий процент или градиент геля и подтвердите перенос с помощью обратимого мембранного окрашивания. Плохое соответствие ELISA (R² < 0,99 или стандартный вычисление обратного расчёта вне 85-115%) оправдывают повторение стандартной кривой и повторный анализ разбавленных образцов. Для qPCR с эффективностью праймера выше 90-110% переоптимизируйте температуру отжига или концентрацию праймера перед анализом.