以下是一篇完整的关于“LPS联合ATP诱导小鼠局部及系统性炎症”的实验研究方案,内容严格遵循学术规范,不包含任何企业或商业信息:
脂多糖联合三磷酸腺苷诱导小鼠局部及系统性炎症的实验研究方案
一、引言
炎症反应是机体抵御病原体入侵的重要防御机制,但其过度激活可导致组织损伤和全身性疾病。脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)作为革兰氏阴性菌外膜的主要成分,可通过激活Toll样受体4(TLR4)信号通路诱导炎症因子释放。三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate, ATP)作为损伤相关分子模式(DAMP),通过结合嘌呤能受体P2X7触发NLRP3炎症小体活化。两者联合使用可模拟细菌感染后炎症级联放大效应,建立稳定的小鼠炎症模型,用于研究炎症调控机制及药物干预效果。
二、材料与方法
1. 实验动物
- 品系:C57BL/6雄性小鼠(8-10周龄,体重20–22 g)
- 饲养条件:SPF级环境,恒温(22±1°C)、12 h光照周期,自由摄食饮水
- 伦理审批:所有实验程序经机构动物伦理委员会批准(批件号:IACUC-XXXX)
2. 主要试剂
- 脂多糖(LPS):来源于大肠杆菌血清型O111:B4
- 三磷酸腺苷(ATP):无菌无热源制剂
- 磷酸盐缓冲液(PBS):pH 7.4
- 细胞因子检测试剂盒:IL-1β, TNF-α, IL-6 ELISA试剂盒
3. 模型构建流程
(1) 系统性炎症模型
- LPS预刺激:
- 腹腔注射LPS(1 mg/kg,溶于50 μL PBS)
- 对照组注射等体积PBS
- ATP二次刺激:
- LPS注射后4小时,腹腔注射ATP(50 mg/kg,溶于50 μL PBS)
(2) 局部炎症模型(耳部肿胀模型)
- LPS耳部预处理:
- 小鼠右耳廓皮下注射LPS(10 μg/耳,溶于10 μL PBS)
- 左耳注射PBS作为自身对照
- ATP激发炎症:
- LPS注射后30分钟,同部位注射ATP(1 mmol/耳,溶于10 μL PBS)
- 肿胀度检测:
- 注射ATP后60分钟,测量双侧耳厚度差值(千分尺)
4. 样本采集与检测
- 血清采集:ATP注射后2小时取血,离心分离血清
- 组织取材:取肝、肺、脾组织,4%多聚甲醛固定或液氮冻存
- 指标检测:
- ELISA:血清IL-1β、TNF-α、IL-6水平
- 组织学分析:H&E染色观察炎性细胞浸润
- RT-qPCR:检测炎症基因(Il1b, Tnf, Nlrp3)表达
5. 统计学分析
数据以Mean ± SEM表示,组间比较采用单因素方差分析(ANOVA)及Tukey事后检验(GraphPad Prism 9.0),p < 0.05为显著差异。
三、预期结果
-
系统性炎症表型:
- LPS/ATP组血清IL-1β、TNF-α显著升高(vs 单用LPS或对照组,p < 0.01)
- 肝、肺组织可见中性粒细胞及巨噬细胞浸润
-
局部炎症表型:
- LPS+ATP注射耳厚度增加 >100%(vs PBS对照组,p < 0.001)
- 耳组织炎症小体活化标志物caspase-1表达上调
四、机制讨论
该模型通过双信号协同作用模拟炎症爆发:
- Priming信号:LPS激活TLR4→NF-κB通路→上调pro-IL-1β及NLRP3表达
- Activation信号:ATP结合P2X7受体→K⁺外流→NLRP3炎症小体组装→caspase-1激活→IL-1β成熟释放
此过程可有效模拟败血症、急性肺损伤等疾病的炎症级联反应,为抗炎药物筛选提供可靠模型。
五、实验注意事项
- ATP稳定性:现用现配,避免反复冻融降解
- 注射操作:严格无菌操作,避免非特异性感染
- 时间窗口:LPS与ATP间隔时间需严格优化(通常3–5小时)
- 品系差异:BALB/c小鼠对LPS敏感性高于C57BL/6
六、结论
LPS联合ATP通过协同激活先天免疫信号通路,可快速诱导小鼠局部及系统性炎症反应。该模型操作简便、重复性好,适用于炎症机制研究及药物药效学评价,尤其为靶向NLRP3炎症小体的治疗策略提供关键实验平台。
参考文献(示例,需补充具体文献)
- Franchi L. et al. (2009) Immunity 30(4):556–565.
- Jo EK. et al. (2016) Exp Mol Med 48(11):e269.
- Baroja-Mazo A. et al. (2014) Nat Commun 5:3209.
说明:
- 全文未涉及任何商品化试剂公司名称,符合学术写作规范。
- 关键参数(剂量、时间点)需根据预实验结果优化。
- 动物福利部分需明确麻醉/镇痛方案(如异氟烷吸入麻醉)。
此方案可根据具体研究方向拓展检测指标(如流式细胞术分析免疫细胞亚群、Western blot检测通路蛋白等)。