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Medicine

Explorando la estrategia de combinación de dos hierbas para tratar las células PC12 lesionadas

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

Summary

Este protocolo proporciona una estrategia de combinación de dos hierbas para tratar las células PC12 lesionadas. El protocolo proporciona una referencia para optimizar el mejor modo de aplicación de la medicina tradicional china (MTC).

Abstract

En vista de las ventajas de la combinación de la medicina tradicional china (MTC) en el tratamiento de la isquemia cerebral, estudiamos las diferencias en la eficacia y el mecanismo entre la combinación de preparación y la combinación de componentes para explorar la estrategia de combinación de dos hierbas para tratar las células PC12 lesionadas. El cloruro de cobalto (CoCl2) combinado con un medio libre de glucosa se empleó para inducir el daño oxidativo de las células PC12. Luego, se seleccionó la combinación óptima de inyección de Astragalus mongholicus (Ast) y Erigeron breviscapus (Eri) y se combinó siguiendo métodos de diseño uniformes después de evaluar su concentración segura y efectiva en células PC12. Además, la combinación de componentes cribados comprende 10 μM de astragalósido A, 40 μM de escutelarina y 75 μM de ácido clorogénico en dos hierbas. Luego, se utilizaron MTT, anexina V-FITC / PI, inmunofluorescencia y análisis de Western blot para evaluar la eficacia y el mecanismo de la combinación de preparación y la combinación de componentes en células PC12 lesionadas. Los resultados mostraron que la combinación óptima de preparación para la pro-supervivencia celular fue la inyección de Ast y la cápsula de Eri con una concentración de 6:1.8 (μM). La combinación de componentes (10 μM de astragalósido A, 40 μM de escutelarina y 75 μM de ácido clorogénico) fue más efectiva que la combinación de preparación. Ambas combinaciones redujeron notablemente la tasa apoptótica, la intensidad de fluorescencia de la caspasa-3 y el nivel de especies reactivas intracelulares de oxígeno (ROS); mientras tanto, reguló al alza los niveles de expresión de p-Akt/Akt, Bcl-2/Bax y Nrf2. Estos efectos fueron más evidentes en la combinación de componentes. En conclusión, ambas combinaciones pueden inhibir la lesión inducida por CoCl2 combinado con un medio libre de glucosa en células PC12, promoviendo así la supervivencia celular. Sin embargo, la eficiencia de la combinación de componentes sobre la combinación de preparación puede deberse a su regulación más fuerte de la vía de señalización PI3K / Akt / Nrf2 relacionada con el estrés oxidativo y la apoptosis.

Introduction

La isquemia cerebral crónica, causada por hipoperfusión cerebral, es una enfermedad común en personas de mediana edad y ancianos1. Como una enfermedad de isquemia oculta a largo plazo, puede conducir a una disfunción neurológica progresiva o persistente. Los principales mecanismos patológicos incluyen la apoptosis celular y el daño oxidativo, lo que lleva a una disfunción neurológica progresiva o persistente; esta es la base patológica de la enfermedad de Alzheimer, la demencia vascular y otras enfermedades, y afecta seriamente la calidad de vida de los pacientes. Sin embargo, todavía hay una falta de medicamentos ideales en la medicina moderna para tratar la isquemia cerebral crónica2. Al mismo tiempo, la combinación de Astrágalo mongholicus (Ast) y Erigeron breviscapus (Eri) ha sido ampliamente utilizada en la práctica clínica de la medicina tradicional china (MTC)4. La estrategia de combinación ha mejorado notablemente en la promoción de la recuperación de la función nerviosa después de la isquemia cerebral, que es mejor que la de un solo fármaco; Sin embargo, existen grandes diferencias en la relación de dosis en la combinación de los dos fármacos4. Los componentes efectivos y el mecanismo de acción no están bien definidos, que es la cuestión clave que restringe su aplicación clínica.

Estudios previos han demostrado el efecto sinérgico de la combinación de preparación de la inyección de Ast y la inyección de Eri en el tratamiento de la isquemia cerebral en ratas. Puede regular al alza la expresión de la proteína p-Akt y regular negativamente la expresión de la proteína 5,6 promotora de la muerte asociada a Bcl-2 (BAD), que es una de las proteínas de la familia del linfoblastoma B 2 (Bcl-2) y tiene el efecto de promover la apoptosis. Sin embargo, la base material y el mecanismo de su efecto sinérgico no están claros. Además, el modelo de lesión de las células PC12 se estableció con CoCl2 combinado de medio libre de glucosa, y la combinación óptima de componentes en Ast y Eri ha sido examinada y definida7.

En este estudio, las dosis efectivas de Ast y Eri se examinan utilizando el modelo de células PC12 lesionadas. La combinación óptima de los dos fármacos se examina utilizando este modelo combinado con el método de diseño homogéneo. El modelo celular se utiliza para evaluar más a fondo la diferencia en los efectos y mecanismos de la combinación de preparación y la combinación de componentes en células PC12 lesionadas. Esta estrategia tiene como objetivo explorar el efecto protector y el mecanismo regulador de los dos tipos de combinaciones en células PC12 lesionadas a través de la vía de señal PI3K / Akt / Nrf2 para determinar el mejor modo de combinación. Este estudio proporciona una referencia para optimizar el mejor modo de aplicación de TCM.

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Protocol

1. Preparación del reactivo

  1. Preparar el medio completo añadiendo 90 ml de medio DMEM con alto contenido de azúcar, 10 ml de suero fetal bovino (FBS) y 1 ml de solución de penicilina-estreptomicina en un matraz de cultivo estéril de 125 ml. Mezclar todo el medio y conservar a 4 °C en condiciones cerradas.
  2. Preparar la solución de CoCl 2 añadiendo 0,02 g de polvo de CoCl2 (pesado con precisión) en 10 ml de medio sin azúcar DMEM (disuelto completamente) para obtener una solución madre de 8,4 mM. Filtrar la solución con un filtro bacteriano de 0,22 μm, sellarla y almacenarla a 4 °C protegida de la luz.
    NOTA: El CoCl2 es inestable y debe almacenarse en un recipiente hermético, protegido de la luz; el período de validez de la solución de CoCl2 es de 7 días.
  3. Prepare la solución salina tamponada Tris-Hcl (TBST).
    1. Pese con precisión 8 g de cloruro de sodio, 0,2 g de cloruro de potasio y 3 g de Tris-base. Agréguelos en un vaso de precipitados de 1 L y luego agregue 1,000 ml de agua RO para disolver la mezcla.
    2. Ajuste el pH a 7.4, agregue 1 ml de Tween 20 y mezcle bien para obtener la solución TBST.
      NOTA: Tween 20 actúa como un surfactante para reducir la unión no específica de anticuerpos a antígenos y funciona mejor a una concentración del 0,1%.
  4. Preparar la solución MTT (sal de bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2)-2,5-difeniltetrazolio) pesando 0,1 g de polvo de MTT en 20 ml de solución de PBS para obtener una solución madre de 5 mg/ml. Filtrar la solución con un filtro bacteriano de 0,22 μm, sellarla y almacenarla a 4 °C lejos de la luz, colocada en modo de espera.
    NOTA: El polvo MTT es inestable y absorbe fácilmente la humedad, por lo que debe almacenarse en un lugar cerrado y seco, lejos de la luz. La solución MTT caduca después de 7 días. MTT tiene un efecto cancerígeno, así que evite el contacto directo con la piel.
  5. Prepare la solución de cápsula de Eri retirando la cubierta de la cápsula y pesando con precisión 0,18 g del contenido en 10 ml de medio sin azúcar DMEM para preparar una solución madre de 100 μM (basada en la concentración de escutelarina). Filtrar la solución con un filtro bacteriano de 0,2 μm, sellarla y guardarla en un recipiente hermético a 4 °C.
    NOTA: Scutellarin es el principal ingrediente activo en Erigeron breviscapus. La concentración de escutelarina en las cápsulas ha sido determinada por HPLC-UV en 2,56 mg/g, es decir, 5,54 μmol/g8. La concentración de la preparación se calcula en función de la concentración de escutelarina. Esto es conveniente para evaluar la actividad farmacológica de la preparación y el componente.
  6. Preparar la solución de la inyección de Ast añadiendo 5 ml de inyección y 5 ml de medio DMEM sin azúcar en un tubo centrífugo estéril de 15 ml para preparar una solución madre de 60 μM (basada en la concentración de astragalósido A). Filtrar la solución a través de un filtro bacteriano de 0,2 μm y almacenarla en un recipiente hermético a 4 °C.
    NOTA: El volumen de inyección es de 10 ml cada uno, y la concentración de astragalósido A en la inyección ha sido determinada por HPLC-ELSD en 0,094 mg/ml (es decir, 120 μM)9. La preparación debe llevarse a cabo en un gabinete de bioseguridad y operar de manera a prueba de luz en todo momento. El volumen de la solución inyectable y el medio sin azúcar deben medirse con precisión y mezclarse bien.
  7. Preparar la solución de astragalósido A pesando con precisión 7,85 mg de patrón de astragalósido A y disolverla completamente en 2 ml de dimetilsulfóxido (DMSO) para preparar una solución madre de 5.000 μM. Filtrarlo con un filtro bacteriano de 0,22 μm y almacenarlo herméticamente a 4 °C.
    NOTA: El polvo de astragalósido A es insoluble en el medio sin azúcar. Al preparar la solución, disolverla con la cantidad adecuada de DMSO para mantener la concentración experimental final de DMSO por debajo del 0,1% para garantizar que no haya citotoxicidad.
  8. Prepare la solución de escutelarina pesando 11,56 mg de scutellarin patrón con precisión y disolviéndola completamente con 5 ml de medio DMEM sin azúcar para preparar una solución madre de 5.000 μM. Filtrarlo con un filtro bacteriano de 0,22 μm y almacenarlo herméticamente a 4 °C.
  9. Preparar la solución de ácido clorogénico pesando 8,86 mg de ácido clorogénico patrón con precisión y disolverla completamente con 5 ml de medio DMEM sin azúcar para preparar una solución madre de 5.000 μM. Filtrarlo con un filtro bacteriano de 0,22 μm y almacenarlo herméticamente a 4 °C.
    NOTA: El polvo de ácido clorogénico es inestable y absorbe fácilmente el agua. Debe sellarse y almacenarse a 4 °C protegido de la luz; El tiempo de exposición debe minimizarse durante el pesaje.

2. Ensayo de viabilidad celular

  1. Obtenga células PC12 y críquelas en DMEM suplementado con 10% de FBS, 100 U/mL de penicilina y 100 μg/mL de estreptomicina.
    NOTA: En este estudio, las células se obtienen de la Academia China de Ciencias. Las células PC12 son células adherentes que tienen las características generales de las células neuroendocrinas y son ampliamente utilizadas en neurofisiología y neurofarmacología.
  2. Cultivar las células a 37 °C en una incubadora suplementada con 5% deCO2 y subcultivarlas cada 2-3 días. Use celdas en los pasajes 4-8 para todos los experimentos.
  3. Cultivo celular
    1. Tratar las células PC12 en la fase de crecimiento logarítmico (70%-80% de confluencia celular) con 1 mL de tripsina (0,25%) y observar las células bajo un microscopio. Cuando las células se vuelven redondas, detenga la digestión de tripsina agregando 3 ml del medio completo.
    2. Transfiera las células a un tubo centrífugo estéril de 15 ml y centrifugue las células a 840 x g durante 5 min. Deseche el sobrenadante, vuelva a suspender con el medio completo y transfiera la suspensión celular a un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml. Luego cuente el número de células usando un citómetro de flujo.
      1. Inicie el software de citometría de flujo, seleccione el múltiplo de dilución correspondiente de la solución celular en la configuración de conteo y haga clic en Gráfico de densidad después de cargar la muestra de células desde el tubo de microcentrífuga de 1,5 ml.
      2. Encierre en un círculo la población de celdas lejos de los ejes X e Y, haga clic con el botón derecho en la tabla de datos situada debajo de la figura y seleccione X, Y, Recuento y Recuento de abdominales. Los datos bajo Recuento de Abs en la tabla de datos proporcionan el resultado del recuento de celdas.
    3. Ajustar la concentración celular a 1 x 10 5 células/ml, inocular 100 μL/pocillo en placas de 96 pocillos y cultivar a 37 °C y5 % deCO2 en una incubadora durante 24 h.
  4. Detección de concentraciones seguras de dos fármacos en células PC12 normales
    1. Cultive las células como se describe en los pasos 2.1-2.2. Deseche el sobrenadante y trate las células normales con diferentes concentraciones finales de inyección de Ast (4, 8, 12, 16, 20 y 24 μM) y cápsula de Eri (0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 y 20 μM). Tratar seis pocillos replicados de cada grupo durante 24 h.
      NOTA: Los medicamentos se agregan a los medios para lograr la concentración final del medicamento (mencionada en el paso 2.4.1), y luego se agrega un volumen igual de medios a cada pocillo. Al aspirar el sobrenadante, la punta de la pipeta debe colocarse suavemente contra la pared del pozo para evitar el contacto con las células en el fondo del pozo. Al agregar diferentes soluciones, agréguelas suave y rápidamente a lo largo de los bordes de los pocillos, y preste atención al cambiar el cabezal de la pistola de pipetas para evitar afectar los resultados experimentales.
    2. Desechar el sobrenadante, añadir 120 μL de solución MTT (1 mg/ml) a cada pocillo e incubar las células durante 4 h a 37 °C.
    3. Después de la incubación, deseche nuevamente el sobrenadante y agregue 150 μL de DMSO a cada pocillo. Agite la placa durante 10 minutos a una velocidad de 240 veces/min (número de vibraciones horizontales por minuto) utilizando un oscilador de vórtice.
    4. Mida la absorbancia de cada muestra a 490 nm utilizando un lector de microplacas. Calcular la viabilidad celular (%), que es la absorbancia del grupo tratado/absorbancia del grupo normal (control) x 100.
      NOTA: Asegúrese de que la solución MTT esté dentro del período de validez; Si el color ha cambiado (a verde oscuro), no se puede utilizar. Al probar la absorbancia de las células, se debe configurar un pocillo en blanco (medio de cultivo y MTT, sin células ni fármacos) para eliminar la interferencia de otros reactivos. Se agrega un volumen de 150 μL de DMSO a cada pocillo y se agita durante 10 minutos para disolver mejor los cristales azul-púrpura. La absorbancia debe detectarse lo antes posible para garantizar la precisión de los resultados.
  5. Cribado de concentraciones efectivas de dos fármacos en células PC12 lesionadas
    1. Cultivar las células durante 24 h como se mencionó en los pasos 2.1-2.2, desechar el sobrenadante y luego tratar las células con 20 μL/pocillo de CoCl2 (0,4 mM) combinado con el medio sin azúcar.
    2. Tratar simultáneamente las células con 100 μL/pocillo de inyección de Ast (las concentraciones finales son 2, 6, 8, 10 y 12 μM) o 100 μL de cápsula de Eri (las concentraciones finales son 1, 2, 3, 4 y 5 μM) a 37 °C durante otras 24 h. Añadir 120 μL/pocillo de medio completo al grupo control.
      NOTA: CoCl2 induce condiciones hipóxicas en las células.
    3. Medir la absorbancia de cada muestra mediante el método MTT y calcular la viabilidad celular descrita anteriormente en los pasos 2.4.2 y 2.4.3.
  6. Cribado de la combinación óptima de dos fármacos basada en el método de diseño homogéneo
    NOTA: Después de obtener el rango de concentración efectiva de la inyección de astrágalo y la cápsula de breviscapus, se utilizó el método de diseño uniforme U 7 (7 4) para obtener seis combinaciones diferentes de los dos fármacos. Inyección de Ast: Cápsula de Eri: 1) 2:2.6 μM, 2) 4:5 μM, 3) 6:1.8 μM, 4) 8:4.2 μM, 5) 10:1 μM, y 6)12:3.4 μM.
    1. Cultive las células como se describió anteriormente en el paso 2.3.1 y trate las células PC12 lesionadas con seis concentraciones proporcionadas de Ast inyectable:Eri cápsula como se mencionó anteriormente.
    2. Tratar las células durante 24 h y calcular la viabilidad celular como se ha descrito anteriormente en los pasos 2.4.2 y 2.4.3.
  7. Evaluación del efecto protector de dos combinaciones óptimas en células PC12 lesionadas
    NOTA: Después de obtener la combinación de preparación óptima (inyección de Ast: cápsula de Eri de 6:1.8 μM) y la combinación óptima de componentes7 (10 μM de astragalósido A, 40 μM de escutelarina y 75 μM de ácido clorogénico), se realiza una evaluación adicional para verificar sus efectos protectores en las células PC12 lesionadas.
    1. Cultive las células como se describió anteriormente en el paso 2.3.1 y trate las células PC12 lesionadas con los dos tipos de combinaciones de fármacos como se discutió en la NOTA anterior.
    2. Tratar las células durante 24 h y calcular la viabilidad celular como se ha descrito anteriormente en los pasos 2.4.2 y 2.4.3.

3. Ensayo de anexina V-FITC/PI para la tasa de apoptosis

  1. Sembrar las células PC12 en una placa de 12 pocillos a una concentración de 1,3 x 105 células/pocillo y cultivarlas a 37 °C durante 24 h.
  2. Agrupe las células: grupo control, grupo modelo y dos combinaciones de fármacos. Agregue 1,2 ml/pocillo de medio completo al grupo control, agregue 1,2 ml/pocillo de medios que contengan 0,4 mM de CoCl 2 al grupo modelo y agregue 1,2 ml/pocillo de cada una de las dos combinaciones que contengan 0,4 mM de CoCl2. Incubar las células a 37 °C durante otras 24 h.
  3. Después del tratamiento farmacológico, tratar las células con 250 μL/pocillo de tripsina, transferir las células en un tubo de centrífuga de 15 ml y centrifugar a 840 xg durante 5 min a temperatura ambiente (RT). Desechar el sobrenadante y resuspender el pellet en 500 μL del tampón de unión.
    1. Incubar las células en la oscuridad con 5 μL de anexina V-FITC y 10 μL de yoduro de propidio (PI) durante 15 min en RT, y luego verificar la apoptosis por citometría de flujo. Establezca tres pozos replicados en cada grupo.
      NOTA: La tripsina utilizada en esta prueba no puede contener EDTA porque el EDTA es un agente quelante de iones metálicos que compite con la anexina V para unirse a los iones de calcio y afecta la afinidad de la anexina por PI. Cuando ocurre la apoptosis, la fosfoserina, originalmente en el lado interno de la membrana celular, gira hacia afuera hacia la superficie celular, y la anexina V-FITC se une selectivamente a la fosfoserina fuera de la membrana para mostrar fluorescencia verde.
    2. Haga clic en Compensación automática en el menú Inicio , seleccione FITC, PE, PerCP y APC en el canal Seleccionar y seleccione Compensación en: Altura. Haga clic en Aceptar en el elemento estadístico: Mediana. Con el mismo método de recuento de células mencionado en el paso 2.3.2, recoja las muestras de células, haga clic en el Mapa de densidad y encierre en un círculo la población de células efectiva.
    3. Con la fluorescencia FITC como parámetro del eje X y otros parámetros de fluorescencia como parámetro del eje Y, cree un mapa de densidad. Haga clic en Matriz de compensación en el menú Inicio y Coeficiente en la matriz de desbordamiento. La información del mapa de densidad se muestra para el análisis de la tasa de apoptosis.

4. Detección por inmunofluorescencia de la generación de caspasa-3

  1. Sembrar las células PC12 en cubreobjetos a una densidad de 8 x 104 células/cubreobjetos y colocarlas en placas de 24 pocillos a 37 °C durante 24 h. Agrupe las celdas como se mencionó anteriormente en el paso 3.2; Configure tres cubreobjetos replicados para cada grupo.
  2. Después del tratamiento farmacológico, enjuague los cubreobjetos dos veces con PBS (37 °C) durante 5 minutos cada uno, fíjelos con paraformaldehído al 4% durante 15 minutos y permeabilice con Triton X-100 al 0,5% durante 20 minutos a RT.
  3. Enjuague las células nuevamente y bloquéelas con suero de cabra al 10% durante 1 h en RT.
  4. Incubar cada cuba con 200 μL de anticuerpo primario caspasa-3 (una proteína ejecutiva clave de la apoptosis) diluida a una concentración de 1:250 en 1x TBST, durante la noche a 4 °C. Lavar con 1x TBST (tres veces durante 3 min cada una) e incubar con 200 μL de anticuerpo secundario (dilución 1:300 en 1x TBST) durante 1 h a RT en la oscuridad.
    NOTA: La fluorescencia se apaga fácilmente; Por lo tanto, después de la incubación del anticuerpo secundario, los portaobjetos deben mantenerse alejados de la luz. Los anticuerpos primarios y secundarios deben almacenarse a 4 °C lejos de la luz.
  5. Agregue 300 μL de DAPI (0,5 μg/ml) a los cubreobjetos (para detectar los núcleos) durante 10 minutos y lave las células tres veces con 1x TBST durante 5 minutos cada una.
  6. Observe los cubreobjetos bajo el microscopio de fluorescencia y capture imágenes10. Realice un análisis estadístico de la intensidad de fluorescencia utilizando el software de imágenes.
    NOTA: Los portaobjetos y cubreobjetos utilizados deben estar limpios y ser estériles. Al teñir, preste atención al pH, la concentración y la temperatura de la solución de teñido, y evite el enfriamiento de la fluorescencia. El microscopio fluorescente debe encenderse con al menos 15 minutos de anticipación para precalentar la lámpara de mercurio y apagarse durante 30 minutos antes de volver a encenderse. Al adquirir imágenes, los parámetros de exposición del mismo tinte en el mismo lote de experimentos deben ser consistentes para garantizar la precisión de los resultados.

5. Ensayo de inmunofluorescencia del nivel de ROS

  1. Cultivar y tratar las células como se explica en el paso 4.1.
  2. Después del tratamiento farmacológico, lavar cada cubreobjetos tres veces con PBS durante 3 min e incubar con 400 μL de DCFH-DA (10 μM) a 37 °C durante 20 min.
    NOTA: DCFH-DA es un indicador universal de estrés oxidativo. Tiene permeabilidad a la membrana celular y no tiene fluorescencia. Una vez que entra en la célula, es hidrolizada por la esterasa para producir 2',7'-diclorodihidrofluoresceína (DCFH) y luego se oxida rápidamente para producir un producto fluorescente fuerte.
  3. Lave las células nuevamente con DMEM sin suero (dos veces durante 3 minutos cada una) e inmediatamente observe el cubreobjetos después de agregar el agente de extinción de fluorescencia bajo el microscopio de fluorescencia. Calcule la intensidad relativa de fluorescencia mediante el software de imágenes.
    NOTA: Después de cargar la sonda DCFH-DA, asegúrese de limpiar la sonda residual que no entra en la celda, de lo contrario el fondo se volverá alto.

6. Detección de Western blot de la expresión proteica de Nrf2, p-Akt, Akt, Bcl-2 y Bax11,12

  1. Inocular células PC12 en placas de 6 pocillos a una concentración de 1 x 106 células/pocillo y cultivar a 37 °C durante 24 h. Agrupe y trate las células como se mencionó en el paso 4.1, y establezca tres pocillos replicados en cada grupo.
  2. Después del tratamiento farmacológico durante 24 h, lavar las células tres veces con PBS durante 5 minutos cada una e incubar en hielo durante 30 minutos en tampón de lisis preparado. Después de la lisis, centrifugar las células durante 20 min a 16.000 x g y 4 °C y recoger los sobrenadantes.
  3. Detecte la concentración de proteína y ajuste de acuerdo con las instrucciones a través del ensayo de Bradford. Diluir las muestras y desnaturalizar a 100 °C durante 10 min.
    NOTA: El tampón de lisis está compuesto por inhibidor de fosfatasa, inhibidor de proteasa y lisado RIPA en una relación de volumen de 1:1:50. En el grupo control, se requieren 200 μL/pocillo de tampón de lisis, y 100 μL/pocillo de tampón de lisis en los otros grupos. En general, las concentraciones de proteínas de los grupos control, modelo y dos tipos de combinaciones son 0.45 mg / ml, 0.25 mg / ml y 0.32-0.39 mg / ml respectivamente; sus concentraciones de proteína después de la dilución con el tampón de carga son 0.36, 0.2 y 0.256-0.312 mg / ml, respectivamente.
  4. Para detectar proteínas con diferentes pesos moleculares, cargue 25 μg de proteína en cada carril, ejecute una electroforesis SDS-PAGE al 12% y transfiera el gel a las membranas de PVDF.
    NOTA: Durante la preparación del gel SDS, debe mezclarse completamente sin burbujas ni partículas insolubles; de lo contrario, pueden producirse bandas desiguales o irregulares. Al transferir las membranas, asegúrese de que no haya burbujas entre la membrana de PVDF y el gel; de lo contrario, aparecerán manchas blancas en la tira. Además, este paso debe realizarse a bajas temperaturas, y la bolsa de hielo debe cambiarse cada 30 minutos.
  5. Bloquear las membranas con leche descremada al 5% durante 1,5 h en RT e incubar con 5 mL de los anticuerpos primarios correspondientes (Nrf2 1:1.000, Akt 1:2.000, p-Akt 1:2.000, Bcl-2 1:5.000 y Bax 1:1.000) durante 24 h a 4 °C. Usar anticuerpos β-actina (1:5,000) como control interno.
  6. Lave las membranas con TBST (tres veces durante 10 minutos cada una), luego incubar con 5 ml de anticuerpos secundarios conjugados con HPR (1:5.000) a RT durante 2 h.
    NOTA: La relación de dilución de los anticuerpos no debe cambiarse arbitrariamente, y las membranas deben lavarse con TBST lo suficientemente en estricta conformidad con los requisitos para evitar que el color de fondo de la banda sea demasiado negro.
  7. Finalmente, lave la membrana con TBST nuevamente y trátela con sustrato HRP quimioluminiscente (según las instrucciones del fabricante) para la detección de bandas de proteínas. Capture las imágenes utilizando el sistema de imágenes de quimioluminiscencia y cuantifique los valores de gris de las proteínas utilizando el software de imagen, con β-actina como control interno comparativo.

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Representative Results

El cribado de la combinación óptima de Ast inyectable y Eri cápsula se muestra en la Figura 1. La tasa de supervivencia celular de la inyección de Ast y la cápsula de Eri en las células PC12 normales se muestra en la Figura 1A. La viabilidad celular fue inferior al 95% con la inyección de Ast a concentraciones superiores a 12 μM (Figura 1A) y la cápsula de Eri a concentraciones superiores a 5 μM (Figura 1A), lo que indica que la concentración máxima no tóxica fue de 12 μM y 5 μM, respectivamente. Su citotoxicidad fue mayor que la del astragalósido A y la escutelarina utilizados solos. La viabilidad de la inyección de Ast y la cápsula de Eri en las células PC12 lesionadas inducidas por CoCl2 se muestra en la Figura 1B, C. En comparación con el grupo modelo, la inyección de Ast podría mejorar la tasa de supervivencia de las células PC12 lesionadas en el rango de concentración de 6-12 μM (p < 0,05 o p < 0,01), y las cápsulas de Eri a la concentración de 2-5 μM podrían mejorar la tasa de supervivencia (p < 0,05 o p < 0,01). La inyección de Ast y la cápsula de Eri en las proporciones de 10:1, 8:4.2 y 6:1,8 μM pueden aumentar significativamente la viabilidad de las células PC12 lesionadas (p < 0,01) (Figura 1D). La relación de 6:1,8 μM mostró la mayor viabilidad celular, lo que indica que es la combinación de preparación óptima y la actividad farmacológica en comparación con la mejor combinación de componentes.

La evaluación de los efectos protectores de dos tipos de combinación en las células PC12 lesionadas se muestra en la Figura 2. En comparación con el grupo modelo, la viabilidad celular de las dos combinaciones se promovió significativamente (p < 0,001), y la combinación de componentes fue superior a la combinación de preparación (Figura 2A). Esto sugiere que la combinación de componentes puede promover la supervivencia celular mejor que la combinación de preparación. La tasa de apoptosis se probó mediante citometría de flujo (Figura 2B, C). En comparación con el grupo normal, los porcentajes de células apoptóticas tempranas, tardías y totales fueron significativamente mayores en el grupo modelo (p < 0,01 o p < 0,001). En comparación con el grupo modelo, los porcentajes de células apoptóticas en cada etapa fueron significativamente menores en los grupos de tratamiento (p < 0,05 o p < 0,01, o p < 0,001). La intensidad de fluorescencia de la expresión de la proteína caspasa-3 en cada grupo se muestra en la Figura 2D,E. En comparación con el grupo normal, la intensidad de fluorescencia de la caspasa-3 fue significativamente mayor en el grupo modelo. En comparación con el grupo modelo, la intensidad de fluorescencia de la caspasa-3 fue significativamente menor en cada grupo de tratamiento (p < 0,001 o p < 0,01) y fue relativamente menor en el grupo de combinación de componentes que en el grupo de combinación de preparación. Estos resultados sugieren que el modelo celular puede inducir apoptosis, y el efecto anti-apoptosis de la combinación de componentes es mejor que el de la combinación de preparación.

Western blot detectó la expresión de las proteínas p-Akt, Akt, Bcl-2 y Bax (Figura 3). En comparación con el grupo normal, los niveles de expresión de p-Akt/Akt y Bcl-2/Bax fueron significativamente menores en el grupo modelo (p < 0,01 o p < 0,001). En comparación con el grupo modelo, la expresión de p-Akt/Akt y Bcl-2/Bax fue significativamente mayor en las dos combinaciones (p < 0,05 o p < 0,01, o p < 0,001), específicamente mayor en la combinación de componentes. Los resultados sugieren que la combinación de componentes es superior a la combinación de preparación para promover la supervivencia celular, lo que está relacionado con el efecto antiapoptosis más fuerte producido por la regulación positiva de la vía de señal Akt / Bcl-2 / Bax.

La fluorescencia de DCFH se puede medir con un microscopio de fluorescencia para determinar el nivel de ROS en las células (Figura 4A, B). Como se muestra en la Figura 4A, la fluorescencia fue casi invisible en las células normales, y la fluorescencia en el grupo modelo mejoró significativamente. La fluorescencia en ambas combinaciones se redujo significativamente en comparación con el grupo modelo. Como se muestra en la Figura 4B, la intensidad relativa de fluorescencia fue significativamente más débil en cada grupo de tratamiento en comparación con el grupo modelo (p < 0,001). La fluorescencia tuvo una tendencia a disminuir en el grupo de combinación de componentes en comparación con el grupo de combinación de preparación, lo que indica que el modelo celular puede inducir daño oxidativo. El efecto de daño antioxidante de la combinación de componentes es mejor que el de la combinación de preparación.

Western blot detectó la expresión de la proteína Nrf2 (Figura 4C). En comparación con el grupo normal, la expresión de Nrf2 se redujo significativamente en el grupo modelo (p < 0,05). En comparación con el grupo modelo, la expresión de la proteína Nrf2 fue significativamente mayor en los grupos de tratamiento (p < 0,01 o p < 0,05), específicamente mayor en el grupo de combinación de componentes (Figura 4D). Esto sugiere que la combinación de componentes es mejor que la combinación de preparación para promover la supervivencia celular, que está relacionada con el daño antioxidante más fuerte producido por la regulación positiva de la vía de señal Nrf2.

En conclusión, la combinación de componentes (10 μM de astragalósido A, 40 μM de escutelarina y 75 μM de ácido clorogénico) podría promover la supervivencia de las células lesionadas mejor que la combinación de preparación (inyección de Ast de 6 μM y cápsula de Eri de 1,8 μM) a través de una regulación más fuerte de las vías de señal relacionadas con la apoptosis y el daño oxidativo.

Para el análisis estadístico se utilizó el software estadístico SPSS 26.0, y todos los datos se expresan como medias ± desviación estándar (DE). Para las comparaciones entre grupos, los datos se evaluaron mediante un ANOVA unidireccional seguido de la prueba de Tukey. p < 0,05 fue considerado para indicar una diferencia estadísticamente significativa.

Figure 1
Figura 1: Efectos de los fármacos sobre la viabilidad de las células PC12 normales y lesionadas. (A) Efectos de varias concentraciones de inyección de Ast y varias concentraciones de cápsula de Eri en células PC12 normales. (B) Detección de la concentración efectiva de Ast inyectable en células PC12 lesionadas. (C) Cribado de la concentración efectiva de la cápsula Eri en células PC12 lesionadas. (D) Efectos de las combinaciones de dos fármacos en diferentes proporciones sobre la tasa de supervivencia de las células PC12 lesionadas. Los valores estadísticos se expresan como la media ± SD de seis experimentos independientes. &&p < 0,01 en comparación con el grupo control. *p < 0,05 y **p < 0,01 en comparación con el grupo modelo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Efectos de dos combinaciones sobre la supervivencia y apoptosis de células PC12 lesionadas. (A) Efecto de la combinación de componentes y la combinación de preparación sobre la tasa de supervivencia de las células PC12 lesionadas. (B) Gráfico de la tasa de apoptosis detectada por Annexin V-PI. (C) Histograma estadístico de la tasa de apoptosis. (D) La intensidad relativa de fluorescencia de la expresión de la proteína caspasa-3 (400x). Barras de escala: 20 μm. (E) Histograma estadístico de la intensidad de fluorescencia de la expresión de la proteína caspasa-3. Los valores estadísticos se expresan como la media ± SD de tres experimentos independientes, excepto la viabilidad celular de seis experimentos independientes. *p < 0,05, **p < 0,01 y ***p < 0,001 en comparación con el grupo modelo. ##p < 0,01 en comparación con el grupo de combinación de preparación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Efectos de las dos combinaciones sobre los niveles de expresión de p-Akt, Akt, Bcl-2 y Bax. (A) Expresión proteica de p-Akt y Akt determinada por análisis de Western blot. (B) Histograma estadístico de las estadísticas de la relación p-Akt/Akt en cada grupo. (C) Expresión proteica de Bcl-2 y Bax determinada por análisis de Western blot. (D) Histograma estadístico de la relación Bcl-2/Bax en cada grupo. Los valores estadísticos se expresan como la media ± DE de tres experimentos independientes. *p < 0,05, **p < 0,01 y ***p < 0,001 en comparación con el grupo modelo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Efecto de dos combinaciones sobre la expresión de la proteína Nrf2 y los niveles de ROS. (A) Los niveles de ROS se detectaron mediante microscopía de fluorescencia (400x). Barras de escala: 20 μm. (B) Histograma estadístico de la intensidad de fluorescencia ROS en cada grupo. (C) Expresión de la proteína Nrf2 determinada por análisis de Western blot. (D) Histograma estadístico de la expresión de la proteína Nrf2. Los valores estadísticos se expresan como la media ± DE de tres experimentos independientes. *p < 0,05, **p < 0,01 y ***p < 0,001 en comparación con el grupo modelo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Todavía hay una falta de fármacos ideales para el tratamiento de la isquemia cerebral en la práctica clínica moderna2. Bajo la guía de suplementar qi y activar el método de circulación sanguínea, Ast, Eri y otras preparaciones se han utilizado en combinación en la práctica clínica de la MTC y han logrado buenas ventajas integrales13,14,15. Un gran número de estudios han demostrado que Ast puede mejorar la permeabilidad de la barrera hematoencefálica, aumentar el flujo sanguíneo cerebral, mejorar la capacidad de las células nerviosas para tolerar la hipoxia y resistir el daño de los radicales libres de oxígeno, y puede mejorar significativamente la disfunción neurológica16,17. Es particularmente adecuado para la enfermedad cerebrovascular isquémica senil16,17. Eri puede dilatar los vasos sanguíneos, aumentar el suministro de sangre al cerebro, eliminar ROS y reducir la peroxidación lipídica18,19. Sin embargo, el efecto sinérgico, los componentes farmacodinámicos y el mecanismo de la combinación de los dos fármacos aún no están claros, lo cual es un problema común que restringe la aplicación clínica de la MTC.

El ambiente isquémico e hipóxico de la isquemia cerebral crónica induce daño por estrés oxidativo y, al mismo tiempo, activa la vía de señalización de la apoptosis de las células cerebrales para promover la apoptosis neuronal20,21. La vía PI3K/Akt es una vía clásica de transducción de señales antiapoptóticas y prosupervivencia22,23, entre las cuales las proteínas de la familia Bcl-2 y la familia de las caspasas son las proteínas ejecutivas aguas abajo de esta vía de señalización. El Akt fosforilado puede regular directa o indirectamente la familia Bcl-2 e inhibir la activación de la vía descendente caspasa-3, ejerciendo así un efecto antiapoptótico11. Además, el exceso de ROS generado por hipoxia puede inducir lesiones por estrés oxidativo, mientras que Akt fosforilado puede activar Nrf2 para eliminar el exceso de ROS para combatir el daño por estrés oxidativo12,24. Por lo tanto, la activación de la vía PI3K/Akt/Nrf2 puede prevenir y controlar eficazmente el estrés oxidativo y la apoptosis, reduciendo así la lesión cerebral hipóxico-isquémica25,26.

En el estudio, la combinación de preparación se cribó utilizando el modelo de células PC12 lesionadas, y el efecto y el mecanismo en este modelo se compararon con la combinación de componentes examinada previamente7. Además, la concentración máxima no tóxica de Ast inyectable y Eri cápsula es de 12 μM (calculada por astragalósido A) y 5 μM (calculada por escutelarina), respectivamente, mientras que la concentración máxima no tóxica de astragalósido A y escutelarina es de 20 μM y 50 μM, respectivamente7. Muestra que la combinación de componentes es más segura que la combinación de preparación, con una calidad más controlable y ventajas integrales de alta eficiencia y baja toxicidad.

Los modelos celulares actuales que pueden ser utilizados para simular isquemia cerebral incluyen principalmente hipoxia física (inducida por OGD) e hipoxia química (inducida porNa2S2O4o CoCl2)27. Entre ellas, tanto las lesiones OGD comoNa2S2O4tienen un tiempo de hipoxia corto y no son adecuadas para simular isquemia crónica27. La hipoxia inducida por CoCl2 es uno de los imitadores de hipoxia más comúnmente utilizados en comparación con la OGD y el uso de otros imitadores de hipoxia. Puede conducir a un daño oxidativo persistente y estable por ROS y producir cambios apoptóticos típicos en diferentes líneas celulares27. Por lo tanto, en este estudio, se utilizó CoCl2 durante 24 h para simular la hipoxia neuronal28,29. Se examinó su concentración de modelado (0,1, 0,2, 0,4 y 0,8 mM) y el período de validez (1 y 7 días). Además, dada la inevitable falta de glucosa y oxígeno después de la isquemia cerebral, el ambiente hipóxico y libre de glucosa puede simular mejor la lesión isquémica cerebral. Este estudio mostró que 0,4 mM de CoCl2 combinado con un medio libre de glucosa durante 24 h podría establecer un modelo de células hipóxicas crónicas estable y controlable. En el estudio de seguimiento, se utilizará el modelo animal de isquemia cerebral crónica para validar aún más las ventajas terapéuticas de la combinación de componentes in vivo.

Este modelo celular puede aumentar la tasa de apoptosis, la intensidad de fluorescencia de la caspasa-3 y el nivel de ROS intracelular (Figura 2 y Figura 4), lo que puede simular mejor los cambios patológicos de la isquemia cerebral crónica, como la apoptosis, el estrés oxidativo, etc. Con base en este modelo, se encontró que los dos tipos de combinaciones pueden inhibir la apoptosis y el daño por estrés oxidativo. El efecto de la combinación de componentes sobre la promoción de la supervivencia celular fue significativamente mejor que el de la combinación de preparación (Figura 1); ambas combinaciones podrían regular al alza los niveles de expresión de P-Akt/Akt, Bcl-2/Bax y Nrf2 en diferentes grados (Figura 3 y Figura 4). En particular, la combinación de componentes tuvo un efecto más fuerte en la regulación positiva de Akt / Bcl-2 / Bax y la vía de señalización Nrf2. Estos resultados indican que la combinación de componentes puede resistir mejor el daño celular que la combinación de preparación, que está relacionada con una mayor antiapoptosis y estrés antioxidante.

En conclusión, estos resultados proporcionan una estrategia de combinación de dos hierbas para tratar las células PC12 lesionadas y proporcionan una nueva idea para evaluar y optimizar el modo de aplicación combinada de dos hierbas. En general, este estudio proporciona una referencia para seleccionar la combinación de componentes activos de la MTC.

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Disclosures

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Acknowledgments

Esta investigación fue financiada por proyectos clave de investigación y desarrollo del Departamento Provincial de Ciencia y Tecnología de Sichuan (2020YFS0325).

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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Medicina Número 189 Astrágalo mongholicus Erigeron breviscapus combinación de componentes combinación de preparación estrategia combinada células PC12 vía de señalización PI3K/Akt/Nrf2
Explorando la estrategia de combinación de dos hierbas para tratar las células PC12 lesionadas
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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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