棕榈酸钠模拟高脂环境诱导BV-2小胶质细胞活化以研究其吞噬功能及相关信号通路

1. 技术路线

本研究聚焦于高脂饮食（HFD）诱导肥胖的中枢神经机制，探讨了下丘脑突触可塑性损伤与小胶质细胞异常激活之间的关联，围绕HFD通过激活小胶质细胞，引发下丘脑慢性炎症与突触修剪功能失调，进而导致摄食中枢神经环路重塑与能量代谢紊乱这一核心假设展开。研究强调小胶质细胞介导的补体通路C1q/C3/CD11b在突触丢失中的关键作用，并评估药物干预（司美格鲁肽与米诺环素）通过调节该通路改善突触结构与功能的潜力。

本研究采用体内外结合的策略：通过长期HFD喂养建立肥胖小鼠模型，从行为、代谢、组织与分子多层次评估肥胖表型及下丘脑突触、小胶质细胞的变化；进而采用司美格鲁肽与米诺环素进行干预，明确两者对突触可塑性及小胶质细胞功能的调节作用；同时，采用棕榈酸钠模拟高脂环境，在体外诱导BV-2小胶质细胞活化模型，在细胞水平验证药物对小胶质细胞激活状态、吞噬功能及相关信号通路的直接影响。

细胞实验内容主要包括：以BV-2小胶质细胞为对象，使用棕榈酸钠诱导其活化，通过免疫荧光染色观察Iba-1、CD68表达及吞噬功能变化（Protonex™ Green染色），并采用qPCR与Western blot检测C1q、C3、CD11b等补体通路相关基因与蛋白的表达；同时设置司美格鲁肽与米诺环素干预组，评估两者对棕榈酸钠诱导的细胞激活及突触修剪信号通路的抑制作用。

2. 高脂细胞添加剂

在体外模型中，研究采用棕榈酸钠为游离脂肪酸（FFA）处理BV-2小胶质细胞，成功模拟高脂环境并成功诱导其活化。

该试剂（KC002）包括了独立包装的10 mmol/L棕榈酸钠和溶剂对照，试剂为无菌液体，能够直接使用，具备浓度准确、溶剂无毒、常温无析出，冻融无析出，无需加热助溶等优点，显著减少操作步骤，提升实验的稳定性。其中，棕榈酸钠可用于诱发细胞脂毒性、诱导内质网应激、氧化应激、线粒体损伤、细胞凋亡等。

3. 实验分组及干预药物浓度筛选

体外实验采用BV-2细胞系及棕榈酸钠诱导小胶质激活细胞模型。培养基为DMEM，并添加了10％的胎牛血清、1％的青霉素-链霉素和２mmol/L的Ｌ-谷氨酰胺。细胞在37°Ｃ、5％ CO₂细胞培养箱中培养。

体外实验分为两大组。

第一组MI干预实验中，将BV-2细胞分为以下四组：

（１）Control组（未加干预）；

（２）棕榈酸钠组（诱导小胶质细胞激活）；

（３）MI组（米诺环素单独干预）；

（４）棕榈酸钠+MI组（棕榈酸钠和米诺环素联合干预）。

第二组GLP-1RA干预实验中，将BV-2细胞分为以下四组：

（１）Control组（未加干预）；

（２）棕榈酸钠组（诱导小胶质细胞激活）；

（３）GLP-1RA组（司美格鲁肽单独干预）；

（４）棕榈酸钠组＋GLP-1RA组（棕榈酸钠和司美格鲁肽联合干预）。

细胞培养中，当细胞汇合度达到80％至90％时，进行传代操作。弃去培养上清液，用预热的ｌ*PBS缓冲液轻轻洗涤细胞两次，以去除残留培养基。在细胞铺板过程中，将细胞稀释至所需浓度，并分别接种到６孔板和24孔板中。对于６孔板，每孔约5ｘ10⁵细胞；24孔板每孔约1ｘ10⁵个细胞。接种后，轻轻摇动培养板以确保细胞均匀分布。待细胞完全贴壁后，进行后续实验操作。

为优化药物干预浓度，预实验中设置了以下浓度梯度：将前述药物母液稀释成工作液后再配置成不同梯度的干预浓度。棕榈酸钠（SP）为0、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2 mM；米诺环素（MI）为０、1、5、10、50 μM；司美格鲁肽（Sema）为０、5、10、20、40 nM。基于细胞存活率和激活反应的预实验结果（如图1所示），最终选定棕榈酸钠干预浓度为0.1 mM，MI为1 μM，Sema为5 nM。

图1  BV-２小胶质细胞培养及干预药物筛选

4. 实验数据与分析

在细胞实验部分，研究通过棕榈酸钠处理成功模拟了高脂环境对小胶质细胞的激活效应。如图2与图3所示，棕榈酸钠组BV-2细胞的Iba-1与CD68荧光强度显著增强，提示细胞由静息态向活化态转变；同时，Protonex™Green染色显示其吞噬活性明显上升。这些形态与功能变化与体内实验中HFD小鼠下丘脑小胶质细胞的激活表型一致，证实棕榈酸钠可作为有效的体外模拟剂。

 图2  BV-２小胶质细胞激活及米诺环素的干预作用

进一步通过qPCR检测（图4）发现，棕榈酸钠处理显著上调了C1q、C3及CD11b的mRNA表达，表明补体介导的突触修剪通路被激活。而在司美格鲁肽或米诺环素干预后，上述激活指标均得到显著抑制：Iba-1与CD68荧光强度减弱，吞噬活性下降，补体通路相关分子表达亦回落至近对照组水平。该结果不仅验证了棕榈酸钠在诱导小胶质细胞活化及促吞噬状态方面的可靠性，也揭示了两种药物均能通过调控C1q/C3/CD11b信号轴，抑制小胶质细胞的异常激活与突触修剪功能，从而为解释其在体内改善突触可塑性与肥胖表型提供了细胞层面的机制依据。

图3  BV-２小胶质细胞激活及GLP-1RA的干预作

图4  GLP-1R与MI干预实验qPCR扩增产物琼脂糖凝胶电泳结果

小编有话说：

棕榈酸钠在本研究中作为高脂细胞添加剂，成功模拟了高脂饮食对小胶质细胞的激活效应，包括形态改变、吞噬增强及补体通路上调，为探讨肥胖相关中枢炎症与突触损伤机制提供了稳定的体外模型。细胞处理方法包括BV-2细胞的培养、棕榈酸钠与药物干预、免疫荧光染色、吞噬功能检测及分子表达分析，系统揭示了小胶质细胞在代谢应激下的响应路径及药物调控的潜在靶点。本实验所用棕榈酸钠（Kunchuang，货号KC002，10 mmol/l）纯度稳定、水溶性良好，能有效模拟体内高脂环境诱导的细胞应激反应，是代谢与神经炎症研究中可靠的高脂诱导剂。其在该研究中的成功应用，为后续探索营养应激与神经免疫交叉对话机制提供了重要工具，有助于推动针对肥胖及相关神经代谢疾病的靶点筛选与药物研发。

参考文献

荣曦. 高脂饮食诱导的下丘脑突触可塑性损伤与肥胖：小胶质介导的突触修剪机制及药物干预作用[D]，南方医科大学，博士学位论文, 2025.