PRICKLE1缺失导致小鼠生育力低下、细胞外基质异常和子宫肌层结构异常

Loss of PRICKLE1 leads to subfertility, aberrant extracellular matrix and abnormal myometrial architecture in mice

作者信息Emily R Roberts, Sornakala Ganeshkumar, Sumedha Gunewardena, Vargheese Chennathukuzhi
PMID39679867
发布时间2025-02-04
DOI10.1530/REP-24-0344

实验完整度

包含体内模型(Prickle1 cKO小鼠)、组织学分析、qRT-PCR、Western blot、单细胞RNA测序及通路分析,并进行了功能验证(生育力评估)和机制验证(Wnt信号通路)。

主要模型

Prickle1f/f MiC 小鼠(子宫肌层特异性Prickle1敲除小鼠) 人子宫肌瘤细胞系(体外实验,用于验证PRICKLE1敲低对REST的影响)

重点核对

小鼠模型:Prickle1f/f MiC 小鼠,子宫肌层特异性Prickle1敲除 组织学分析:H&E、免疫荧光、天狼星红染色 基因表达:RT-qPCR检测胶原基因、Esr1、Pgr等 蛋白表达:Western blot检测Wnt信号通路相关蛋白 单细胞RNA测序:10x Genomics平台

摘要

子宫平滑肌瘤(UL)是女性生殖道最常见的良性肿瘤,起源于子宫肌层,影响超过75%的育龄女性。UL的症状包括盆腔疼痛、压迫感、痛经、月经过多、贫血和生殖功能障碍。目前,UL没有有效的长期药物治疗方案,使其成为美国子宫切除术的主要原因。治疗选择的缺乏归因于缺乏准确的动物模型和对UL发病机制的理解有限。先前的研究表明,子宫肌层内元素1沉默转录因子/神经元限制性沉默因子(REST/NRSF)的缺失促进UL发病。此外,在小鼠子宫肌层中删除Rest会导致UL表型。PRICKLE1,也称为REST相互作用LIM结构域蛋白(RILP),是REST核定位和Wnt/平面细胞极性(PCP)信号所必需的,使其成为UL研究的关键靶点。在PCP背景下,UL中的平滑肌细胞表现出异常组织、异常的ECM结构和表达水平,可能受到PRICKLE1缺失的影响。PRICKLE1和Wnt/PCP在UL发病中的确切作用仍不清楚。为了探讨PRICKLE1在UL中的作用,我们使用我们的子宫肌层特异性icre删除了Prickle1。我们的研究结果表明,子宫肌层中Prickle1缺失导致UL表型,其特征是胶原表达改变、细胞外基质(ECM)过度沉积、平滑肌细胞组织异常、Esr1和Pgr表达增加以及Wnt/PCP信号失调。这种新型小鼠模型可作为理解UL发病机制和开发未来药物治疗的宝贵临床前工具。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PRICKLE1在子宫肌层中的缺失如何影响子宫平滑肌瘤的发病机制?
核心机制
PRICKLE1缺失通过破坏Wnt/PCP信号通路,导致细胞外基质(ECM)成分改变、胶原沉积增加和子宫肌层平滑肌细胞组织异常,进而促进UL样表型。
主要证据
Prickle1 cKO小鼠表现出纤维化结构、ECM沉积增加、αSMA表达改变、Esr1和Pgr表达上调,以及单细胞RNA测序显示Wnt信号基因表达异常。
研究意义
该模型为理解UL发病机制和开发新的药物治疗提供了临床前工具,并强调了Wnt/PCP信号失调在UL发病中的重要性。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建子宫肌层特异性Prickle1敲除小鼠

研究PRICKLE1在子宫肌层中的功能缺失对子宫表型的影响

利用EuCOMM的Prickle1条件敲除等位基因,与MiC小鼠杂交,获得子宫肌层特异性敲除小鼠(Prickle1f/f MiC)。

2

组织学和免疫荧光分析

评估子宫组织结构和ECM成分的变化

通过H&E染色观察组织形态,免疫荧光检测COL1A1、αSMA、actin的表达和定位,天狼星红染色观察胶原沉积。

3

基因表达分析

定量检测胶原、激素受体和Wnt相关基因的表达变化

提取子宫组织RNA,利用TaqMan qRT-PCR检测Col1a1、Col4a1、Col4a2、Col6a3、Dpt、Acta2、Tgfb3、Esr1、Pgr、Prickle1等基因的表达。

4

蛋白表达分析

评估Wnt信号通路蛋白的表达和磷酸化状态

提取子宫组织蛋白,Western blot检测Wnt信号通路相关蛋白(如LRP6、DVL1、DVL2、SCRIBBLE、c-JUN、p-JNK、p-PKC等)的表达。

5

单细胞RNA测序分析

在单细胞水平解析子宫各细胞类型中基因表达的变化

分离6个月龄cKO和对照小鼠的全子宫,酶解成单细胞悬液,进行10x Genomics单细胞RNA测序,通过Seurat等软件进行聚类和差异表达分析。

6

生育力评估

评估PRICKLE1缺失对生殖功能的影响

将cKO和对照雌性小鼠与野生型雄性小鼠交配,记录产仔数。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证模型特征
基因表达分析
蛋白表达分析
单细胞转录组分析
生育力评估

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗原修复液Vector LabsH-3301
抗Col1a1抗体Novus BiologicalsNB600-594SS
抗αSMA抗体MilleporeMABT381
抗肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1616
DAPI----
Alexa Fluor 488二抗Jackson Research Laboratories711-545-152
天狼星红染色试剂盒Polyscience Inc24901
RNA保存液InvitrogenAM7020
TRIzol试剂Invitrogen15596026
高容量cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems4368814
TaqMan探针IDT--
细胞裂解液Cell Signaling Technology9803
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物ThermoFisher ScientificP8340 and P0044
Bio-Rad蛋白定量试剂盒IIBio-Rad50000002
硝酸纤维素膜ThermoFisher Scientific1620094
抗mTOR抗体Cell Signaling Technology2983S
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272S
抗磷酸化mTOR抗体Cell Signaling Technology2971S
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology40605
抗磷酸化4EBP1抗体Cell Signaling Technology94594
抗磷酸化P70S6抗体Cell Signaling Technology42065
抗LRP6抗体Cell Signaling Technology3395S
抗磷酸化LRP6抗体Cell Signaling Technology2568S
抗DVL1抗体SigmaD3570
抗c-MYC抗体Cell Signaling Technology5605S
抗DVL2抗体Cell Signaling Technology3216S
抗WNT3A抗体Cell Signaling TechnologyC64F2
抗SCRIBBLE抗体Cell Signaling Technology4475
抗c-JUN抗体Cell Signaling Technology9165
抗磷酸化JNK抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6254
抗磷酸化PKC抗体Cell Signaling Technology9379S
抗RAC1/2/3抗体Cell Signaling Technology2465P
抗RHOA抗体Cell Signaling Technology2117P
抗WNT5A抗体Cell Signaling Technology2392
抗β-肌动蛋白抗体GenescriptA01865
抗兔IgGPromegaW401B
抗小鼠IgGPromegaW402B
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物ThermoFisher Scientific34080
10x Chromium单细胞3' v310x Genomics--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型
小鼠品系:Prickle1f/f MiC(子宫肌层特异敲除)和对照 Prickle1f/f,年龄6个月,性别雌性,周期一致(发情间期)
阅读提示:Materials and Methods: Generation of myometrial-specific Prickle1 conditional knockout mice (MiC mouse)
组织学分析
组织固定:4%多聚甲醛固定24小时;石蜡包埋;切片厚度每例3个样本3个切片;染色:H&E,免疫荧光(抗原修复液H-3301,抗体稀释度),天狼星红染色
阅读提示:Materials and Methods: Histology and Staining
基因表达
RT-qPCR检测基因:Col1a1, Col4a1, Col4a2, Col6a3, Dpt, Acta2, Tgfb3, Esr1, Pgr, Prickle1等;使用内参Rn18s;样本:6个月龄cKO和对照各3只
阅读提示:Materials and Methods: RNA Isolation and qRT-PCR Analysis
蛋白表达
蛋白提取:组织匀浆和超声,离心18,000g 15min;蛋白定量;上样量50μg;电泳条件:4-15%预制胶,130V;转膜条件:70V 1.5h 4℃;抗体及稀释度(如anti-LRP6 1:1000等)
阅读提示:Materials and Methods: Protein Extraction and Western Blotting
单细胞RNA测序
样本:6个月龄cKO和对照各3例,池化;平台:10x Genomics 3' v3;测序深度:cKO 4998 cells, mean reads 38799, median genes 1431; 对照 5426 cells, mean reads 43202, median genes 1098; 映射率>90%; 饱和度>60%
阅读提示:Materials and Methods: Single-cell RNA Sequencing and Single-cell Data Analysis