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Medicine

손상된 PC12 세포를 치료하기 위한 두 가지 허브 조합 전략 탐색

Published: November 18, 2022 doi: 10.3791/64721
* These authors contributed equally

Summary

이 프로토콜은 손상된 PC12 세포를 치료하기 위해 두 허브의 조합 전략을 제공합니다. 이 프로토콜은 중국 전통 의학(TCM)의 최상의 적용 모드를 최적화하기 위한 참조를 제공합니다.

Abstract

뇌 허혈 치료에서 중국 전통 의학(TCM) 조합의 이점을 고려하여 손상된 PC12 세포를 치료하기 위한 두 가지 허브 조합 전략을 탐구하기 위해 제제 조합과 성분 조합 간의 효능 및 메커니즘의 차이를 연구했습니다. 글루코오스가 없는 배지와 결합된 염화코발트(CoCl2)를 사용하여PC12 세포의 산화적 손상을 유도하였다. 이어서, 황기몽홀리쿠 스(Ast)와 에리 게론 브레비스카푸 스(Eri) 주사제의 최적 조합을 선정하고, PC12 세포에 대한 안전하고 효과적인 농도를 스크리닝한 후 균일한 설계 방법에 따라 조합하였다. 또한, 스크리닝된 성분 조합은 2개의 허브에 10μM 아스트라갈로시드 A, 40μM 스쿠텔라린, 및 75μM 클로로겐산을 포함한다. 그런 다음 MTT, Annexin V-FITC / PI, 면역 형광 및 웨스턴 블롯 분석을 사용하여 손상된 PC12 세포에서 제제 조합 및 성분 조합의 효능 및 메커니즘을 평가했습니다. 그 결과 세포 생존 촉진을 위한 최적의 제제 조합은 6:1.8(μM) 농도의 Ast 주사와 Eri 캡슐이었습니다. 성분 조합(10μM 아스트라갈로시드 A, 40μM 스쿠텔라린, 및 75μM 클로로겐산)이 제제 조합보다 더 효과적이었습니다. 두 조합 모두 세포 사멸 속도, 카스파제 -3의 형광 강도 및 세포 내 활성 산소 종 (ROS) 수준을 현저하게 감소시켰다. 한편, 그들은 p-Akt / Akt, Bcl-2 / Bax 및 Nrf2의 발현 수준을 상향 조절했다. 이러한 효과는 성분 조합에서 더 분명했습니다. 결론적으로, 두 조합 모두 PC12 세포 상의 무포도당 배지와 결합된CoCl2 에 의해 유도된 손상을 억제할 수 있고, 따라서 세포 생존을 촉진할 수 있다. 그러나, 제제 조합에 비해 성분 조합의 효율은 산화 스트레스 및 세포 사멸과 관련된 PI3K / Akt / Nrf2 신호 전달 경로의 더 강한 조절 때문일 수있다.

Introduction

뇌저관류로 인한 만성 뇌허혈은 중년 및 노인에게 흔한 질환입니다1. 장기 잠복성 허혈 질환으로서 진행성 또는 지속적인 신경 기능 장애로 이어질 수 있습니다. 주요 병리학 적 메커니즘에는 세포 사멸 및 산화 적 손상이 포함되며 진행성 또는 지속적인 신경 기능 장애를 유발합니다. 이것은 알츠하이머 병, 혈관성 치매 및 기타 질병의 병리학 적 기초이며 환자의 삶의 질에 심각한 영향을 미칩니다. 그러나 만성 뇌 허혈을 치료하기위한 현대 의학의 이상적인 약물은 여전히 부족합니다2. 동시에, 황기 몽홀리쿠 스(Ast)와 에리게론 브레비스카푸스 (Eri)의 조합은 중국 전통 의학(TCM)의 임상 실습에서 널리 사용되었습니다.4. 병용 전략은 뇌 허혈 후 신경 기능의 회복을 촉진하는 데 현저하게 개선되었으며, 이는 단일 약물보다 우수합니다. 그러나, 두 약물의 조합에서 투여 비율에는 큰 차이가 있습니다4. 효과적인 구성 요소와 작용 메커니즘이 잘 정의되어 있지 않아 임상 적용을 제한하는 핵심 문제입니다.

이전 연구는 쥐의 뇌 허혈 치료에서 Ast 주사와 Eri 주사의 제제 조합의 시너지 효과를 입증했습니다. p-Akt 단백질의 발현을 상향조절하고 B-림프모세포종 2(Bcl-2) 계열 단백질 중 하나인 Bcl-2 관련 사멸 촉진제(BAD) 단백질 5,6의 발현을 하향조절하여 세포사멸을 촉진하는 효과가 있습니다. 그러나 시너지 효과의 물질적 근거와 메커니즘은 명확하지 않습니다. 또한, PC12 세포의 손상 모델을CoCl2 조합 무포도당 배지로 확립하고, Ast 및 Eri에서의 최적 성분 조합을 스크리닝하고 7로 정의하였다.

이 연구에서, Ast 및 Eri의 유효 투여량은 손상된 PC12 세포 모델을 사용하여 스크리닝된다. 두 약물의 최적 조합은 균질 설계 방법과 결합 된이 모델을 사용하여 스크리닝됩니다. 세포 모델은 손상된 PC12 세포에서 제제 조합과 성분 조합의 효과 및 메커니즘의 차이를 추가로 평가하는 데 사용됩니다. 이 전략은 PI3K/Akt/Nrf2 신호 경로를 통해 손상된 PC12 세포에 대한 두 가지 유형의 조합의 보호 효과 및 조절 메커니즘을 탐색하여 최상의 조합 모드를 결정하는 것을 목표로 합니다. 이 연구는 TCM의 최상의 애플리케이션 모드를 최적화하기위한 참고 자료를 제공합니다.

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Protocol

1. 시약의 제조

  1. 125mL 멸균 배양 플라스크에 90mL의 DMEM 고당 배지, 10mL의 소 태아 혈청(FBS) 및 1mL의 페니실린-스트렙토마이신 용액을 추가하여 완전한 배지를 준비합니다. 전체 배지를 혼합하고, 폐쇄 조건 하에서 4°C에서 저장한다.
  2. DMEM 무설탕 배지 (완전히 용해 됨) 10mL에 0.02g의 CoCl2 분말 (정확하게 칭량)을 첨가하여 CoCl2 용액을 준비하여 8.4mM 원액을 얻습니다. 0.22μm 박테리아 필터로 용액을 여과하고 밀봉한 다음 빛으로부터 떨어진 4°C에서 보관합니다.
    알림: CoCl2 는 불안정하므로 빛으로부터 보호되는 밀폐 용기에 보관해야합니다. CoCl2 용액의 유효 기간은 7 일이다.
  3. 트리스-Hcl 완충염 용액 (TBST)을 준비하십시오.
    1. 8g의 염화나트륨, 0.2g의 염화칼륨 및 3g의 트리스 염기를 정확하게 측정합니다. 1L 비커에 넣은 다음 RO 물 1,000mL를 추가하여 혼합물을 녹입니다.
    2. pH를 7.4로 조정하고 트윈 20 1mL를 넣고 완전히 혼합하여 TBST 용액을 얻습니다.
      참고: 트윈 20은 항원에 대한 항체의 비특이적 결합을 감소시키는 계면활성제 역할을 하며 0.1% 농도에서 가장 잘 작동합니다.
  4. 5 mg / mL 원액을 얻기 위해 PBS 용액 20 mL에 MTT 분말 0.1 g을 칭량하여 MTT (3- (4,5- 디메틸 티아 졸 -2) -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 염) 용액을 준비합니다. 0.22μm 박테리아 필터로 용액을 여과하고 밀봉한 다음 빛으로부터 떨어진 4°C에서 대기 상태로 보관합니다.
    알림: MTT 분말은 불안정하고 수분을 쉽게 흡수하므로 빛을 피해 밀폐되고 건조한 곳에 보관해야 합니다. MTT 솔루션은 7일 후에 만료됩니다. MTT는 발암 효과가 있으므로 피부와의 직접적인 접촉을 피하십시오.
  5. 캡슐 쉘을 제거하고 DMEM 무설탕 배지 10mL에 0.18g의 함량을 정확하게 칭량하여 에리캡슐 용액을 제조하여 100μM 원액(스쿠텔라린 농도 기준)을 제조하였다. 0.2μm 박테리아 필터로 용액을 여과하고 밀봉한 후 4°C의 밀폐용기에 보관한다.
    참고: 스쿠텔라린은 에리게론 브레비스카푸스의 주요 활성 성분입니다. 캡슐 내의 스쿠텔라린의 농도는 HPLC-UV에 의해 2.56 mg/g, 즉 5.54 μmol/g8로 결정되었다. 제제의 농도는 스쿠텔라린 농도에 기초하여 계산된다. 이것은 제제 및 성분의 약리학 적 활성을 평가하는데 편리하다.
  6. 15mL 멸균 원심분리 튜브에 주사 5mL와 무설탕 DMEM 배지 5mL를 추가하여 Ast 주사 용액을 준비하여 60μM 원액을 준비합니다(아스트라갈로사이드 A 농도 기준). 0.2μm 박테리아 필터를 통해 용액을 여과하고 4°C의 밀폐용기에 보관한다.
    참고: 주사량은 각각 10mL이며 주사 중 아스트라갈로사이드 A의 농도는 HPLC-ELSD에 의해 0.094mg/mL(즉, 120μM)9로 결정되었습니다. 준비는 생물 안전 캐비닛에서 수행되어야하며 전체적으로 빛이 나는 방식으로 작동해야합니다. 주사액과 무설탕 배지의 부피를 정확하게 측정하고 잘 혼합해야 합니다.
  7. 아스트라갈로사이드 A 표준물질 7.85mg을 정확하게 칭량하여 아스트라갈로사이드 A 용액을 제조하고 이를 디메틸설폭사이드(DMSO) 2mL에 완전히 용해시켜 5,000μM 원액을 제조한다. 0.22μm 박테리아 필터로 여과하고 4°C에서 밀폐 보관합니다.
    알림: 아스트라갈로사이드 A 분말은 무설탕 배지에 녹지 않습니다. 용액을 준비할 때 적절한 양의 DMSO로 용해하여 DMSO의 최종 실험 농도를 0.1% 미만으로 유지하여 세포 독성이 없도록 합니다.
  8. 11.56mg의 스쿠텔라린 표준물질을 칭량하여 스쿠텔라린 용액을 정확하게 제조하고 이를 무설탕 DMEM 배지 5mL로 완전히 용해시켜 5,000μM 원액을 제조합니다. 0.22μm 박테리아 필터로 여과하고 4°C에서 밀폐 보관합니다.
  9. 클로로겐산 표준물질 8.86mg을 칭량하여 클로로겐산 용액을 무설탕 DMEM 배지 5mL에 정확하고 완전하게 용해시켜 제조하여 5,000μM 원액을 제조하였다. 0.22μm 박테리아 필터로 여과하고 4°C에서 밀폐 보관합니다.
    알림: 클로로겐산 분말은 불안정하고 물을 쉽게 흡수합니다. 빛으로부터 멀리 떨어진 4 °C에서 밀봉 및 보관해야합니다. 계량 중에 노출 시간을 최소화해야 합니다.

2. 세포 생존율 분석

  1. PC12 세포를 얻고 10% FBS, 100U/mL의 페니실린 및 100μg/mL 스트렙토마이신이 보충된 DMEM에서 배양합니다.
    참고: 이 연구에서 세포는 중국 과학원에서 얻습니다. PC12 세포는 신경 내분비 세포의 일반적인 특성을 가지며 신경 생리학 및 신경 약리학에서 널리 사용되는 부착 세포입니다.
  2. 세포를 5%CO2 가 보충된 배양기에서 37°C에서 배양하고 2-3일마다 계대 배양한다. 모든 실험에 대해 계대 4-8의 세포를 사용하십시오.
  3. 세포 배양
    1. 대수 성장기(70%-80% 세포 밀도)의 PC12 세포를 1mL의 트립신(0.25%)으로 처리하고 현미경으로 세포를 관찰합니다. 세포가 둥글게되면 전체 배지 3mL를 추가하여 트립신 소화를 중지하십시오.
    2. 세포를 멸균된 15mL 원심분리 튜브로 옮기고 840 x g 에서 5분 동안 세포를 원심분리합니다. 상청액을 버리고 전체 배지로 재현탁한 다음 세포 현탁액을 1.5mL 미세 원심분리 튜브로 옮깁니다. 그런 다음 유세포 분석기를 사용하여 세포 수를 계산합니다.
      1. 유세포분석 소프트웨어를 시작하고 계수 설정에서 세포 용액의 해당 희석 배수를 선택한 다음 1.5mL 미세 원심분리 튜브에서 세포 샘플을 로드한 후 밀도 차트를 클릭합니다.
      2. X축과 Y축에서 셀 모집단에 동그라미를 치고 그림 아래의 데이터 테이블을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 다음 X, Y, 개수Abs 개수를 선택합니다. 데이터 테이블의 Abs Count 아래에 있는 데이터는 셀 카운팅 결과를 제공합니다.
    3. 세포 농도를 1 x 10 5 cells/mL로 조정하고, 96웰 플레이트에 100μL/웰을 접종하고, 인큐베이터에서 37°C 및5 %CO2 에서 24시간 동안 배양합니다.
  4. 정상 PC12 세포에서 두 약물의 안전한 농도 스크리닝
    1. 단계 2.1-2.2에 설명된 대로 세포를 배양한다. 상청액을 버리고, 정상 세포를 상이한 최종 농도의 Ast 주사(4, 8, 12, 16, 20, 및 24 μM) 및 에리캡슐(0.625, 1.25, 2.5, 5, 10, 및 20 μM)로 처리하였다. 각 그룹의 6 개의 반복 웰을 24 시간 동안 처리합니다.
      참고: 약물의 최종 농도(2.4.1단계에서 언급)를 달성하기 위해 약물을 배지에 추가한 다음 동일한 부피의 배지를 각 웰에 추가합니다. 상청액을 흡인 할 때 피펫 팁은 웰 바닥의 세포와 접촉하지 않도록 웰 벽에 부드럽게 배치해야합니다. 다른 용액을 추가 할 때는 우물 가장자리를 따라 부드럽고 빠르게 추가하고 실험 결과에 영향을 미치지 않도록 피펫 건 헤드를 교체 할 때주의하십시오.
    2. 상청액을 버리고 각 웰에 120μL의 MTT 용액(1mg/mL)을 추가하고 37°C에서 4시간 동안 세포를 배양합니다.
    3. 배양 후 상청액을 다시 버리고 각 웰에 150μL의 DMSO를 추가합니다. 와류 발진기를 사용하여 10회/분(분당 수평 진동 횟수)의 속도로 240분 동안 플레이트를 흔듭니다.
    4. 마이크로플레이트 리더를 이용하여 490 nm에서 각 시료의 흡광도를 측정하였다. 세포 생존율(%)을 계산하는데, 이는 처리군의 흡광도/정상군(대조군)의 흡광도 x 100입니다.
      참고: MTT 솔루션이 유효 기간 내에 있는지 확인하십시오. 색상이 짙은 녹색으로 변경된 경우 사용할 수 없습니다. 세포의 흡광도를 테스트 할 때 다른 시약의 간섭을 제거하기 위해 빈 우물 (세포 또는 약물이없는 배양 배지 및 MTT)을 설정해야합니다. 부피 150μL의 DMSO를 각 웰에 첨가하고 10분 동안 흔들어 청자색 결정을 더 잘 용해시킨다. 흡광도는 결과의 정확성을 보장하기 위해 가능한 한 빨리 감지되어야 합니다.
  5. 손상된 PC12 세포에 대한 두 약물의 유효 농도 스크리닝
    1. 2.1-2.2단계에서 언급한 대로 세포를 24시간 동안 배양하고 상청액을 버린 다음 무설탕 배지와 결합된 20μL/웰의CoCl2 (0.4mM)로 세포를 처리합니다.
    2. 37°C에서 100μL/웰의 Ast 주사(최종 농도는 2, 6, 8, 10 및 12μM) 또는 100μL의 Eri 캡슐(최종 농도는 1, 2, 3, 4 및 5μM)로 세포를 동시에 24시간 더 처리합니다. 120 μL/웰의 완전 배지를 대조군에 추가합니다.
      참고 : CoCl2 는 세포에서 저산소 상태를 유도합니다.
    3. MTT 방법으로 각 샘플의 흡광도를 측정하고 앞서 2.4.2단계 및 2.4.3단계에서 설명한 바와 같이 세포 생존율을 계산한다.
  6. 균질 설계 방법에 기반한 두 약물의 최적 조합 스크리닝
    참고: 황기 주사 및 브레비스카푸스 캡슐의 유효 농도 범위를 얻은 후 균일한 설계 방법 U 7(7 4) 표를 사용하여 두 약물의 6가지 다른 조합을 얻었습니다. 아스트 주입 : 에리 캡슐 : 1) 2 : 2.6 μM, 2) 4 : 5 μM, 3) 6 : 1.8 μM, 4) 8 : 4.2 μM, 5) 10 : 1 μM 및 6) 12 : 3.4 μM.
    1. 단계 2.3.1에서 상기와 같이 세포를 배양하고, 손상된 PC12 세포를 상기에서 언급한 바와 같이 Ast 주입:Eri 캡슐의 6가지 비율 농도로 처리한다.
    2. 세포를 24시간 동안 처리하고 2.4.2단계 및 2.4.3단계에서 이전에 설명한 대로 세포 생존율을 계산합니다.
  7. 손상된 PC12 세포에 대한 두 가지 최적 조합의 보호 효과 평가
    참고: 최적의 제제 조합(Ast 주사:6:1.8μM의 Eri 캡슐) 및 최적의 성분 조합7 (10μM 아스트라갈로시드 A, 40μM 스쿠텔라린 및 75μM 클로로겐산)을 얻은 후 손상된 PC12 세포에 대한 보호 효과를 확인하기 위해 추가 평가가 수행됩니다.
    1. 단계 2.3.1에서 전술한 바와 같이 세포를 배양하고, 손상된 PC12 세포를 상기 참고에 논의된 바와 같이 두 가지 유형의 약물 조합으로 처리한다.
    2. 세포를 24시간 동안 처리하고 2.4.2단계 및 2.4.3단계에서 이전에 설명한 대로 세포 생존율을 계산합니다.

3. 아폽토시스 속도에 대한 아넥신 V-FITC/PI 분석

  1. PC12 세포를 1.3 x 105 세포/웰의 농도로 12웰 플레이트에 시드하고 37°C에서 24시간 동안 배양합니다.
  2. 세포를 그룹화하십시오 : 대조군, 모델 그룹 및 두 가지 약물 조합. 대조군에 1.2mL/웰의 완전 배지를 추가하고, 0.4mM CoCl2를 포함하는 1.2mL/웰의 배지를 모델 그룹에 추가하고, 0.4mMCoCl2를 포함하는 두 조합 각각에 대해 1.2mL/웰을 추가합니다. 세포를 37°C에서 24시간 더 배양한다.
  3. 약물 처리 후 세포를 250μL/웰의 트립신으로 처리하고 세포를 15mL 원심분리 튜브에 옮기고 실온(RT)에서 5분 동안 840xg로 원심분리합니다. 상청액을 버리고 펠렛을 결합 완충액 500 μL에 재현탁시킨다.
    1. RT에서 15분 동안 5μL의 아넥신 V-FITC와 10μL의 프로피듐 요오드화물(PI)로 세포를 어둠 속에서 배양한 다음 유세포 분석으로 세포자멸사를 확인합니다. 각 그룹에 세 개의 반복 웰을 설정합니다.
      참고: EDTA는 칼슘 이온과 결합하기 위해 아넥신 V와 경쟁하고 PI에 대한 아넥신의 친화력에 영향을 미치는 금속 이온 킬레이트제이기 때문에 이 테스트에 사용된 트립신은 EDTA를 포함할 수 없습니다. 세포 사멸이 발생하면 원래 세포막의 안쪽에있는 포스 포 세린이 세포 표면으로 바깥쪽으로 향하고 Annexin V-FITC는 막 외부의 포스 포 세린에 선택적으로 결합하여 녹색 형광을 나타냅니다.
    2. 시작 메뉴에서 자동 보정을 클릭하고 선택 채널에서 FITC, PE, PerCPAPC를 선택한 다음 보정 위치: 높이를 선택합니다. 통계 항목에서 확인을 클릭합니다: 중앙값. 2.3.2단계에서 언급한 것과 동일한 세포 계수 방법을 사용하여 세포 샘플을 수집하고 밀도 맵을 클릭한 다음 유효 세포 집단에 동그라미를 칩니다.
    3. FITC 형광을 X축 파라미터로 사용하고 다른 형광 파라미터를 Y축 파라미터로 사용하여 밀도 맵을 생성합니다. 시작 메뉴에서 보상 매트릭스를 클릭하고 오버플로 매트릭스에서 계수를 클릭합니다. 밀도 맵 정보는 세포사멸률의 분석을 위해 표시됩니다.

4. 카스파제-3 세대의 면역형광 검출

  1. PC12 셀을 8 x 104 셀/커버슬립의 밀도로 커버슬립에 시드하고 37°C에서 24시간 동안 24웰 플레이트에 넣습니다. 단계 3.2에서 위에서 언급 한 바와 같이 세포를 그룹화하십시오. 각 그룹에 대해 세 개의 반복 커버슬립을 설정합니다.
  2. 약물 치료 후 커버슬립을 PBS(37°C)로 각각 5분 동안 두 번 헹구고 4% 파라포름알데히드로 15분 동안 고정하고 RT에서 0.5% 트리톤 X-100으로 20분 동안 투과합니다.
  3. 세포를 다시 헹구고 RT에서 1 시간 동안 10 % 염소 혈청으로 차단하십시오.
  4. 각 커버슬립을 1x TBST에서 1:250의 농도로 희석한 200μL의 1차 항체 카스파제-3(세포자멸사의 핵심 실행 단백질)과 함께 4°C에서 밤새 배양합니다. 1x TBST (각 3 분 동안 3 회)로 세척하고 200 μL의 2 차 항체 (1x TBST에서 1 : 300 희석)와 함께 어두운 곳에서 RT에서 1 시간 동안 배양합니다.
    참고: 형광은 쉽게 소멸됩니다. 따라서, 2 차 항체의 배양 후, 슬라이드는 빛으로부터 멀리 유지되어야한다. 1차 및 2차 항체는 빛으로부터 떨어진 4°C에서 보관해야 합니다.
  5. 300μL의 DAPI(0.5μg/mL)를 커버슬립(핵 검출용)에 10분 동안 추가하고 각각 5분 동안 1x TBST로 세포를 3회 세척합니다.
  6. 형광 현미경으로 커버슬립을 관찰하고 이미지10을 캡처합니다. 이미징 소프트웨어를 사용하여 형광 강도의 통계 분석을 수행합니다.
    알림: 사용된 슬라이드와 커버슬립은 깨끗하고 멸균되어야 합니다. 염색 할 때 염색 용액의 pH, 농도 및 온도에주의하고 형광 담금질을 피하십시오. 형광 현미경은 수은 램프를 예열하기 위해 최소 15분 전에 켜고 다시 켜기 전에 30분 동안 꺼야 합니다. 이미지를 획득할 때 동일한 실험 배치에서 동일한 염료의 노출 매개변수는 결과의 정확성을 보장하기 위해 일관되어야 합니다.

5. ROS 수준의 면역형광 분석

  1. 세포를 배양하고 단계 4.1에 논의된 바와 같이 처리한다.
  2. 약물 처리 후 각 커버슬립을 PBS로 3회 3회 세척하고 37°C에서 20분 동안 400μL의 DCFH-DA(10μM)와 함께 배양합니다.
    참고: DCPH-DA는 산화 스트레스의 보편적인 지표입니다. 세포막 투과성과 형광이 없습니다. 일단 세포에 들어가면 에스테라아제에 의해 가수 분해되어 2',7'- 디클로로 디 하이드로 플루오 레세 인 (DCFH)을 생성 한 다음 빠르게 산화되어 강력한 형광 생성물을 생성합니다.
  3. 세포를 무혈청 DMEM(각각 3분 동안 2회)으로 다시 세척하고 형광 현미경으로 형광 소광제를 첨가한 후 커버슬립을 즉시 관찰합니다. 이미징 소프트웨어로 상대 형광 강도를 계산합니다.
    알림: DCFH-DA 프로브를 로드한 후 셀에 들어가지 않는 잔류 프로브를 청소하십시오. 그렇지 않으면 배경이 높아집니다.

6. Nrf2, p-Akt, Akt, Bcl-2 및 Bax 11,12의 단백질 발현에 대한 웨스턴 블롯 검출

  1. PC12 세포를 1 x 10 6 세포/웰의 농도로6 웰 플레이트에 접종하고 37°C에서 24시간 동안 배양합니다. 단계 4.1에서 전술한 바와 같이 세포를 그룹화하고, 처리하고, 각 그룹에 3개의 반복 웰을 설정하였다.
  2. 24시간 동안 약물 처리 후, 세포를 PBS로 각각 5분 동안 3회 세척하고 준비된 용해 완충액에서 30분 동안 얼음 위에서 배양한다. 용해 후, 세포를 16,000 x g 및 4°C에서 20분 동안 원심분리하고 상청액을 수집한다.
  3. 단백질 농도를 검출하고 Bradford 분석을 통해 지침에 따라 조정합니다. 샘플을 희석하고 100°C에서 10분 동안 변성시킨다.
    참고: 용해 완충액은 포스파타제 억제제, 프로테아제 억제제 및 RIPA 용해물로 1:1:50의 부피비로 구성됩니다. 대조군에서는 200 μL/웰의 용해 완충액이 필요하고, 다른 그룹에서는 100 μL/웰의 용해 완충액이 필요합니다. 일반적으로 대조군, 모델 및 두 가지 유형의 조합 그룹의 단백질 농도는 각각 0.45 mg / mL, 0.25 mg / mL 및 0.32-0.39 mg / mL입니다. 로딩 완충액으로 희석 한 후 단백질 농도는 각각 0.36, 0.2 및 0.256-0.312 mg / mL입니다.
  4. 분자량이 다른 단백질을 검출하려면 각 레인에 25μg의 단백질을 로드하고 12% SDS-PAGE 전기영동을 실행한 다음 젤을 PVDF 멤브레인으로 옮깁니다.
    참고 : SDS 젤을 준비하는 동안 기포나 불용성 입자없이 완전히 혼합되어야합니다. 그렇지 않으면 고르지 않거나 불규칙한 밴드가 발생할 수 있습니다. 멤브레인을 옮길 때 PVDF 멤브레인과 젤 사이에 기포가 없는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 스트립에 흰색 점이 나타납니다. 또한이 단계는 저온에서 수행해야하며 얼음 주머니는 30 분마다 교체해야합니다.
  5. RT에서 1.5 시간 동안 5 % 무 지방 우유로 막을 차단하고 4 ° C에서 24 시간 동안 상응하는 1 차 항체 (Nrf2 1 : 1,000, Akt 1 : 2,000, p-Akt 1 : 2,000, Bcl-2 1 : 5,000 및 Bax 1 : 1,000)의 5mL와 함께 배양합니다. β-액틴(1:5,000) 항체를 내부 대조군으로 사용합니다.
  6. TBST로 멤브레인을 세척한 다음(각각 10분 동안 3회) RT에서 2시간 동안 5mL의 2차 HPR 접합 항체(1:5,000)와 함께 배양합니다.
    참고: 항체의 희석 비율은 임의로 변경되어서는 안 되며, 밴드의 배경색이 너무 검은색이 되지 않도록 요구 사항에 따라 TBST로 막을 충분히 세척해야 합니다.
  7. 마지막으로, TBST로 멤브레인을 다시 세척하고, 단백질 밴드 검출을 위해 화학발광 HRP 기질(제조업체의 지침에 따라)로 처리한다. 화학발광 이미징 시스템을 사용하여 이미지를 캡처하고 이미징 소프트웨어를 사용하여 단백질의 회색 값을 정량화하며, β-액틴을 비교 내부 대조군으로 사용합니다.

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Representative Results

Ast 주사와 Eri 캡슐의 최적 조합의 스크리닝은 그림 1에 나와 있습니다. 정상 PC12 세포에 대한 Ast 주사 및 Eri 캡슐의 세포 생존율은 도 1A에 나타내었다. 세포 생존율은 12 μM 이상의 농도에서 Ast 주사 (그림 1A) 및 5 μM 이상의 농도에서 Eri 캡슐 (그림 1A)에서 95 %보다 낮았으며, 이는 최대 무독성 농도가 각각 12 μM 및 5 μM임을 나타냅니다. 그들의 세포 독성은 단독으로 사용 된 아스트라갈로 사이드 A와 스쿠 텔라 린보다 컸다. CoCl2에 의해 유도 된 손상된 PC12 세포에 대한 Ast 주사 및 Eri 캡슐의 생존율은 그림 1B, C에 나와 있습니다. 모델 그룹과 비교하여 Ast 주사는 6-12 μM의 농도 범위 (p < 0.05 또는 p < 0.01)에서 손상된 PC12 세포의 생존율을 향상시킬 수 있었고 2-5 μM 의 농도에서 Eri 캡슐은 생존율을 향상시킬 수있었습니다 (p < 0.05 또는 p < 0.01). 10 : 1, 8 : 4.2 및 6 : 1.8 μM의 비율로 Ast 주사 및 Eri 캡슐은 손상 PC12 세포의 생존력을 크게 증가시킬 수 있습니다 (p < 0.01) (그림 1D). 6 : 1.8 μM의 비율은 가장 높은 세포 생존율을 나타내어 최상의 성분 조합에 비해 최적의 제제 조합 및 약리 활성임을 나타냅니다.

손상된 PC12 세포에 대한 2가지 조합의 보호 효과의 평가는 도 2에 나타내었다. 모델 그룹과 비교하여 두 조합의 세포 생존율이 크게 촉진되었으며(p < 0.001), 성분 조합이 제제 조합보다 우수했습니다(그림 2A). 이는 성분 조합이 제제 조합보다 세포 생존을 더 잘 촉진시킬 수 있음을 시사한다. 세포자멸사 속도는 유세포분석에 의해 시험하였다(도 2B,C). 정상 그룹과 비교하여, 초기, 후기 및 총 세포 사멸 세포의 백분율은 모델 그룹에서 유의하게 더 높았다 (p < 0.01 또는 p < 0.001 ). 모델 그룹과 비교하여, 각 단계에서의 세포 사멸 세포의 백분율은 처리군에서 유의하게 낮았다 (p < 0.05 또는 p < 0.01 , 또는 p < 0.001 ). 각 그룹에서 caspase-3 단백질 발현의 형광 강도는 그림 2D, E에 나와 있습니다. 정상 그룹과 비교하여 caspase-3의 형광 강도는 모델 그룹에서 유의하게 높았습니다. 모델 그룹과 비교하여 caspase-3의 형광 강도는 각 처리군에서 유의하게 낮았으며 (p < 0.001 또는 p < 0.01) 제제 조합 그룹보다 성분 조합군에서 상대적으로 낮았습니다. 이러한 결과는 세포 모델이 아폽토시스를 유도할 수 있고, 성분 조합의 항-아폽토시스 효과가 제제 조합의 것보다 우수하다는 것을 시사한다.

웨스턴 블롯은 p-Akt, Akt, Bcl-2 및 Bax 단백질 발현을 검출하였다(도 3). 정상 그룹과 비교하여 p-Akt/Akt 및 Bcl-2/Bax의 발현 수준은 모델 그룹에서 유의하게 낮았습니다(p < 0.01 또는 p < 0.001 ). 모델 그룹과 비교하여 p-Akt/Akt 및 Bcl-2/Bax의 발현은 두 조합에서 유의하게 높았으며(p < 0.05 또는 p < 0.01 또는 p < 0.001 ), 특히 성분 조합에서 더 높았습니다. 결과는 성분 조합이 Akt / Bcl-2 / Bax 신호 경로를 상향 조절하여 생성되는 더 강력한 항 세포 사멸 효과와 관련된 세포 생존을 촉진하는 제제 조합보다 우수하다는 것을 시사합니다.

DCFH의 형광은 형광 현미경으로 측정하여 세포의 ROS 수준을 결정할 수 있습니다(그림 4A,B). 도 4A에 나타난 바와 같이, 정상 세포에서는 형광이 거의 보이지 않았고, 모델 그룹에서는 형광이 현저히 향상되었다. 두 조합 모두에서 형광은 모델 그룹에 비해 상당히 감소하였다. 도 4B에 나타낸 바와 같이, 상대 형광 강도는 모델 그룹에 비해 각 처리군에서 유의하게 약하였다(p < 0.001). 형광은 제제 조합군에 비해 성분 조합군에서 감소하는 경향을 보였는데, 이는 세포 모델이 산화적 손상을 유도할 수 있음을 나타낸다. 성분 조합의 항산화 손상 효과는 제제 조합의 항산화 손상 효과보다 우수합니다.

웨스턴 블롯은 Nrf2 단백질의 발현을 검출하였다(도 4C). 정상군과 비교하여, Nrf2의 발현은 모델 군에서 유의하게 감소하였다(p < 0.05). 모델 그룹과 비교하여 Nrf2 단백질의 발현은 처리군에서 유의하게 높았으며 (p < 0.01 또는 p < 0.05 ), 특히 성분 조합 그룹에서 더 높았습니다 (그림 4D). 이는 성분 조합이 세포 생존을 촉진하는데 있어서 제제 조합보다 우수하다는 것을 시사하며, 이는 Nrf2 신호 경로를 상향조절함으로써 생성되는 더 강한 항산화적 손상과 관련이 있다.

결론적으로, 성분 조합 (10 μM 아스트라갈로 시드 A, 40 μM 스쿠텔라린 및 75 μM 클로로겐산)은 세포 사멸 및 산화 손상과 관련된 신호 경로의 강력한 조절을 통해 제제 조합 (6 μM Ast 주사 및 1.8 μM Eri 캡슐)보다 손상된 세포의 생존을 더 잘 촉진 할 수 있습니다.

통계 분석에는 SPSS 통계 소프트웨어 26.0을 사용하였으며, 모든 데이터는 표준편차(SD)± 평균으로 표현하였다. 그룹 간의 비교를 위해 데이터는 일원 분산 분석에 이어 Tukey의 검정으로 평가되었습니다. p < 0.05는 통계적으로 유의한 차이를 나타내는 것으로 간주되었다.

Figure 1
그림 1: 정상 및 손상된 PC12 세포의 생존력에 대한 약물의 영향. (A) 정상 PC12 세포에 대한 다양한 농도의 Ast 주사 및 다양한 농도의 Eri 캡슐의 효과. (B) 손상된 PC12 세포에 대한 Ast 주사의 유효 농도의 스크리닝. (c) 손상된 PC12 세포에 대한 Eri 캡슐의 유효 농도의 스크리닝. (D) 손상된 PC12 세포의 생존율에 대한 상이한 비율의 두 약물의 조합의 효과. 통계적 값은 6개의 독립적인 실험으로부터의 SD± 평균으로 표현된다. &&p< 대조군과 비교하여 0.01이었다. *p< 0.05 및 **p< 모델 그룹과 비교하여 0.01입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 손상된 PC12 세포의 생존 및 세포자멸사에 대한 두 조합의 효과. (A) 손상된 PC12 세포의 생존율에 대한 성분 조합 및 제제 조합의 효과. (B) 아넥신 V-PI에 의해 검출된 세포자멸률의 그래프. (C) 아폽토시스 비율의 통계적 히스토그램. (D) 카스파제-3 단백질 발현의 상대적 형광 강도(400x). 스케일 바: 20 μm. (E) 카스파제-3 단백질 발현의 형광 강도의 통계적 히스토그램. 통계적 값은 6개의 독립적인 실험에 대한 세포 생존율을 제외하고 3개의 독립적인 실험으로부터의 SD± 평균으로 표현된다. *모델 그룹과 비교하여 p < 0.05, **p < 0.01 및 ***p < 0.001입니다. ##p < 제제 조합군과 비교하여 0.01. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: p-Akt, Akt, Bcl-2 및 Bax의 발현 수준에 대한 두 조합의 효과. (A) 웨스턴 블롯 분석에 의해 결정된 p-Akt 및 Akt의 단백질 발현. (B) 각 그룹의 p-Akt / Akt 비율 통계의 통계 히스토그램. (c) 웨스턴 블롯 분석에 의해 결정된 Bcl-2 및 Bax의 단백질 발현. (D) 각 그룹의 Bcl-2 / Bax 비율의 통계적 히스토그램. 통계적 값은 3개의 독립적인 실험으로부터의 SD± 평균으로서 표현된다. *모델 그룹과 비교하여 p < 0.05, **p < 0.01 및 ***p < 0.001입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
그림 4: Nrf2 단백질 발현 및 ROS 수준에 대한 두 조합의 효과. (A) ROS의 수준은 형광 현미경 (400x)에 의해 검출되었다. 스케일 바: 20 μm. (B) 각 그룹의 ROS 형광 강도의 통계적 히스토그램. (c) 웨스턴 블롯 분석에 의해 결정된 Nrf2 단백질 발현. (D) Nrf2 단백질 발현의 통계적 히스토그램. 통계적 값은 3개의 독립적인 실험으로부터의 SD± 평균으로서 표현된다. *모델 그룹과 비교하여 p < 0.05, **p < 0.01 및 ***p < 0.001입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

현대 임상 실습에서 뇌 허혈 치료를위한 이상적인 약물은 여전히 부족합니다2. 기를 보충하고 혈액 순환 방법을 활성화시키는 지침에 따라 Ast, Eri 및 기타 제제가 TCM의 임상 실습에서 병용되어 왔으며 우수한 종합 이점을 달성했습니다13,14,15. 많은 연구에 따르면 Ast는 혈액 뇌 장벽의 투과성을 향상시키고 뇌 혈류를 증가 시키며 신경 세포가 저산소증을 견디고 산소 자유 라디칼 손상에 저항하는 능력을 향상시키고 신경 기능 장애를 크게 개선 할 수 있습니다16,17. 노인성 허혈성 뇌혈관 질환16,17에 특히 적합하다. Eri는 혈관을 확장하고, 뇌로의 혈액 공급을 증가시키고, ROS를 제거하고, 지질 과산화를 감소시킬 수 있습니다18,19. 그러나 두 약물의 시너지 효과, 약력학 성분 및 조합 메커니즘은 여전히 불분명하며 이는 TCM의 임상 적용을 제한하는 일반적인 문제입니다.

만성 뇌 허혈의 허혈성 및 저산소 환경은 산화 스트레스 손상을 유도하는 동시에 뇌 세포 세포 사멸 신호 전달 경로를 활성화시켜 신경 세포 사멸을 촉진합니다20,21. PI3K/Akt 경로는 고전적인 항세포사멸 및 생존 찬성 신호전달 경로22,23이며, 그 중 Bcl-2 계열 단백질 및 카스파아제 패밀리는 이 신호 경로의 다운스트림 실행 단백질입니다. 인산화된 Akt는 Bcl-2 패밀리를 직접 또는 간접적으로 조절하고 다운스트림 경로 카스파제-3의 활성화를 억제하여 항-아폽토시스 효과를 발휘할 수 있습니다11. 또한, 저산소증에 의해 생성 된 과잉 ROS는 산화 스트레스 손상을 유도 할 수있는 반면, 인산화 된 Akt는 Nrf2를 활성화하여 과도한 ROS를 제거하여 산화 스트레스 손상12,24를 퇴치 할 수있다. 따라서, PI3K/Akt/Nrf2 경로의 활성화는 산화 스트레스 및 세포자멸사를 효과적으로 예방 및 조절하여, 저산소성 허혈성 뇌 손상을 감소시킬 수 있다(25,26).

연구에서, 손상된 PC12 세포 모델을 사용하여 제제 조합을 스크리닝하고,이 모델의 효과 및 메커니즘을 이전에 스크리닝 된 성분 조합과 비교했다7. 또한, Ast 주사 및 Eri 캡슐의 최대 무독성 농도는 각각 12 μM (아스트라갈로 시드 A에 의해 계산) 및 5 μM (scutellarin에 의해 계산)이며, 아스트라갈로 사이드 A 및 스쿠 텔라 린의 최대 무독성 농도는 각각 20 μM 및 50 μM이며,7. 성분 조합이 제제 조합보다 안전하며 더 제어 가능한 품질과 고효율 및 낮은 독성의 포괄적 인 이점을 보여줍니다.

뇌 허혈을 시뮬레이션하는 데 사용할 수있는 현재 세포 모델은 주로 물리적 저산소증 (OGD에 의해 유도 됨) 및 화학적 저산소증 (Na 2 S 2 O4 또는 CoCl2 에 의해 유도됨)27을 포함한다. 그 중에서도, OGD 및 Na2S2O4손상은 모두 저산소증 시간이 짧고, 만성 허혈을 시뮬레이션하는데 적합하지 않다(27). CoCl2-유도된 저산소증은 OGD 및 다른 저산소증 모조물의 사용에 비해 가장 통상적으로 사용되는 저산소증 모조물 중 하나이다. 이는 ROS에 의한 지속적이고 안정한 산화적 손상을 유도할 수 있고, 상이한 세포주(27)에서 전형적인 세포사멸 변화를 일으킬 수 있다. 따라서이 연구에서 CoCl2는 신경 저산소증24,29를 시뮬레이션하기 위해 28,29 시간 동안 사용되었습니다. 이의 모델링 농도(0.1, 0.2, 0.4, 및 0.8 mM) 및 유효 기간(1 및 7일)을 스크리닝하였다. 또한, 뇌 허혈 후 불가피한 포도당 및 산소 부족을 감안할 때, 포도당이없고 저산소 인 환경은 뇌 허혈성 손상을 더 잘 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이 연구는 0.4 시간 동안 포도당이없는 배지와 결합 된 0.4 mM CoCl24 가 안정적이고 제어 가능한 만성 저산소 세포 모델을 확립 할 수 있음을 보여주었습니다. 후속 연구에서, 만성 뇌 허혈의 동물 모델은 생체 내에서 성분 조합의 치료 이점을 추가로 검증하기 위해 사용될 것이다.

이 세포 모델은 세포 사멸 속도, caspase-3 형광 강도 및 세포 내 ROS 수준 (그림 2그림 4)을 증가시킬 수 있으며, 이는 세포 사멸, 산화 스트레스 등과 같은 만성 뇌 허혈의 병리학 적 변화를보다 잘 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이 모델을 바탕으로, 두 가지 유형의 조합이 세포 사멸 및 산화 스트레스 손상을 억제 할 수 있음을 밝혀 냈습니다. 세포 생존 촉진에 대한 성분 조합의 효과는 제제 조합의 효과보다 훨씬 우수했습니다 (그림 1). 두 조합 모두 P-Akt/Akt, Bcl-2/Bax 및 Nrf2의 발현 수준을 서로 다른 정도로 상향조절할 수 있습니다(그림 3그림 4). 특히, 성분 조합은 Akt/Bcl-2/Bax 및 Nrf2 신호전달 경로의 상향 조절에 더 강한 영향을 미쳤다. 이러한 결과는 성분 조합이 제제 조합보다 세포 손상에 더 잘 저항 할 수 있음을 나타내며, 이는 더 강한 항 세포 사멸 및 항산화 스트레스와 관련이 있습니다.

결론적으로, 이러한 결과는 손상된 PC12 세포를 치료하기 위한 두 허브의 조합 전략을 제공하고 두 허브의 결합 적용 모드를 평가하고 최적화하기 위한 새로운 아이디어를 제공합니다. 전반적으로, 본 연구는 TCM의 활성 성분 조합을 선택하기 위한 참고 문헌을 제공한다.

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Disclosures

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

Acknowledgments

이 연구는 쓰촨성 과학기술부(2020YFS0325)의 주요 R&D 프로젝트에서 자금을 지원받았습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1300 series class II biosafety cabinet Thermo Fisher Scientific Instruments Company 1374
3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide Guangzhou saiguo biotech Company 1334GR001 MTT
ACEA NovoExpress 1.4.0 ACEA Biosciences, Inc -
Akt Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 10176-2-AP
Analytical flow cytometry Thermo Fisher Scientific Instruments Company 62-2-1810-1027-0
Annexin V-FITC apoptosis detection kit Beyotime Biotechnology Company C1062L
Astragalus injection Heilongjiang Zhenbao Island Pharmaceutical Company A03190612144 Ast injection
Astragaloside A Chongqing Gao Ren Biotechnology Company 84687-43-4
Bax Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 60267-1-Ig
BCA protein quantification kit Beyotime Biotechnology Company P0012
Bcl-2 Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 26593-1-AP
Carbon dioxide incubators Thermo Fisher Scientific Instruments Company 0816-2014
Caspase-3 Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 19677-1-AP
Chlorogenic acid Chongqing Gao Ren Biotechnology Company 327-97-9
Cobalt chloride hexahydrate Merck Biotechnology, Inc. 7791-13-1 CoCl2
Dimethyl sulfoxide Guangzhou saiguo biotech Company 2020112701 DMSO
Disodium hydrogen phosphate dodecahydrate Chengdu Kolon Chemical Company 2020090101
DMEM high sugar medium Thermo scientific Hyclone 2110050
DMEM sugar free medium Beijing Solarbio life sciences Company 2029548
ECL luminous fluid Lianshuo Biological Company WBKLS0500
Electronic balance Haozhuang Hengping Scientific Instrument Co., Ltd., Shanghai, China FA1204
Electrophoresis instrument Bio-Rad Laboratories (Shanghai) Co., Ltd 1658026
Erigeron breviscapus capsule Yunnan Biogu Pharmaceutical Company Z53021671 Eri capsule
Fetal bovine serum Four Seasons Institute of Biological Engineering 20210402 FBS
Fluorescent microscope Olympms Corporation IX71-F32PH
Gel imager Bio-Rad Laboratories (Shanghai) Co., Ltd 1708265
Goat anti-mouse secondary antibody Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc SA00001-1
Goat anti-rabbit secondary antibody Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc SA00001- 2
IBM SPSS Statistics version 26.0 International Business Machines Corporation, USA -
ImageJ 1.8.0 National Institutes of Health, USA - imaging software
Immunol fluorescence staining kit Beyotime Biotechnology Company P0196
KCl Chengdu Kolon Chemical Company 2021070901
Marker Thermo Fisher Scientific Instruments Company 26616
Microplate reader Perkin Elmer Corporate Management (Shanghai) Co. HH35L2018296
Motic Inverted microscope Nanda Scientific Instruments Co. AE2000LED
NaCl Chengdu Kolon Chemical Company 2014081301
Nonfat milk Beyotime Biotechnology Company P0216
Nrf2 Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 16396-1-AP
P-Akt Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 66444-1-Ig
PC12 cells Chinese Academy of Sciences CBP60430
Penicillin-Streptomycin solution Thermo scientific Hyclone SV30010
Phosphatase protease inhibitor mixture Beyotime Biotechnology Company P1045
Potassium dihydrogen phosphate Chengdu Kolon Chemical Company 2015082901
Reactive oxygen species assay kit Beyotime Biotechnology Company S0033S
RI-PA lysis solution Beyotime Biotechnology Company P0013B
Scutellarin Chongqing Gao Ren Biotechnology Company 27740-01-8
SDS-PAGE sample loading buffer, 5x Beyotime Biotechnology Company P0015L
Sterile filter tips (0.22 µm) Merck Biotechnology, Inc. SLGP033RB
Tris-base Guangzhou saiguo biotech Company 1115GR500  TBS
Trypsin Thermo scientific Hyclone J190013
Tween-20 Chengdu Kolon Chemical Company 2021051301
Vortex oscillator OHAUS International Co., Ltd., Shanghai, China VXMNAL
β-actin Wuhan Three Eagles Proteintech Group, Inc 66009-1-Ig

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References

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의학 이슈 189 황기 몽홀리쿠스 에리게론 브레비스카푸스 성분 조합 준비 조합 결합 전략 PC12 세포 PI3K/Akt/Nrf2 신호 전달 경로
손상된 PC12 세포를 치료하기 위한 두 가지 허브 조합 전략 탐색
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Zhang, J., Yan, Y., Cheng, F., Huang, F., Xie, X., Sheng, Y. Exploring the Two Herb Combination Strategy to Treat Injured PC12 Cells. J. Vis. Exp. (189), e64721, doi:10.3791/64721 (2022).

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