子宫内膜异位症中高表达的lncRNA H19促进有氧糖酵解和组蛋白乳酸化

Highly expressed lncRNA H19 in endometriosis promotes aerobic glycolysis and histone lactylation

作者信息Xiaoyang Wen, Jingyang Zhang, Zihan Xu, Muzi Li, Xiaotong Dong, Yanbo Du, Zhen Xu, Lei Yan
PMID38744310
发布时间2024-07
DOI10.1530/REP-24-0018

实验完整度

包含人子宫内膜组织样本、细胞系(HESC)过表达/敲低实验、体内小鼠模型,并进行功能验证(增殖、迁移)和机制验证(糖酵解、乳酸化、药物干预)。

主要模型

人子宫内膜异位症组织(正常、在位、异位) 人子宫内膜基质细胞系HESC BALB/c小鼠子宫内膜异位症模型

重点核对

H19过表达(3 μg H19质粒)和敲低(10 nmol/L siRNA)处理HESC 48小时 NaLa(乳酸钠)和2-DG(2-脱氧-d-葡萄糖)处理浓度(包含5 mM NaLa)及对增殖迁移的影响 人子宫内膜异位症组织样本(20例)和对照组(20例)来源及分组 小鼠模型建立:供体小鼠注射300 μg/kg雌二醇苯甲酸酯,第7天取子宫碎片注射到受体小鼠腹腔,14天后取材 CCK-8增殖检测(5000细胞/孔,0/24/48/72小时)和Transwell迁移检测(105细胞/孔,24小时)

摘要

摘要:我们课题组和其他人的前期研究表明,在子宫内膜异位症中,无论是在位内膜还是异位内膜组织中,lncRNA H19的表达均升高。在本研究中,我们使用免疫荧光、免疫组织化学和蛋白质定量方法确定子宫内膜异位症组织中有氧糖酵解和组蛋白乳酸化水平升高。在人子宫内膜基质细胞中,通过检测葡萄糖、乳酸和ATP的水平,并测量参与糖酵解的酶蛋白水平,我们发现高H19表达导致异常葡萄糖代谢。同时,免疫荧光和western blotting证明H19过表达细胞中组蛋白乳酸化增加。通过添加乳酸钠和2-脱氧-d-葡萄糖改变有氧糖酵解和组蛋白乳酸化水平,证明有氧糖酵解和组蛋白乳酸化水平升高导致细胞增殖和细胞迁移增强,从而促进子宫内膜异位症。为了在体内验证这些发现,我们构建了子宫内膜异位症小鼠模型,证明体内子宫内膜异位症组织中有类似的变化。子宫内膜异位病灶中有氧糖酵解和组蛋白乳酸化水平均升高。综上所述,这些数据表明子宫内膜异位症患者中H19表达升高促进异常葡萄糖代谢和体内组蛋白乳酸化水平升高,增强细胞增殖和迁移,促进子宫内膜异位症的进展。我们的研究提供了H19表达与组蛋白乳酸化和葡萄糖代谢在子宫内膜异位症中的功能联系,为疾病机制提供了新的见解,可能产生新的治疗方法。

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
子宫内膜异位症中高表达的lncRNA H19是否通过促进有氧糖酵解和组蛋白乳酸化影响疾病进展?
核心机制
H19高表达促进有氧糖酵解,增加乳酸生成,进而提高组蛋白乳酸化水平(尤其是H3K18la),增强细胞增殖和迁移,促进子宫内膜异位症进展。
主要证据
人子宫内膜异位症组织中糖酵解酶(LDHA、PKM2、ALDOA)和组蛋白乳酸化水平升高;HESC中H19过表达/敲低改变糖酵解和乳酸化;NaLa和2-DG处理改变细胞功能;小鼠模型中验证类似变化。
研究意义
研究首次证明子宫内膜异位症异位内膜中组蛋白乳酸化水平升高,为疾病机制提供新见解,可能促进新的治疗方法开发。

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

临床样本中检测糖酵解和乳酸化水平

确定子宫内膜异位症中糖酵解和组蛋白乳酸化是否异常。

收集人正常子宫内膜、在位内膜和异位内膜组织,通过免疫组化、Western blot和免疫荧光检测糖酵解酶(LDHA、PKM2、ALDOA)和组蛋白乳酸化(PAN KLA、H3K18la)水平。

2

细胞水平验证H19对糖酵解和乳酸化的调控

验证H19表达变化是否影响糖酵解和组蛋白乳酸化。

在HESC细胞中过表达或敲低H19,检测葡萄糖消耗、乳酸生成、ATP含量、糖酵解酶表达和组蛋白乳酸化水平。

3

药物干预验证糖酵解和乳酸化对细胞功能的影响

确定糖酵解和组蛋白乳酸化是否影响细胞增殖和迁移。

用NaLa(乳酸钠)和2-DG(2-脱氧-d-葡萄糖)处理HESC,检测组蛋白乳酸化、细胞增殖(CCK-8)和迁移(Transwell)能力,并观察NaLa对2-DG效应的部分逆转。

4

体内小鼠模型验证

在体内验证H19、糖酵解和乳酸化的变化。

建立BALB/c小鼠子宫内膜异位症模型,通过HE染色、CD10免疫组化验证模型,检测H19表达、糖酵解酶和组蛋白乳酸化水平。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基Gibco21041025
胎牛血清Gibco10091148
青霉素-链霉素----
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000001
葡萄糖检测试剂盒Jiancheng Bio-technique InstituteA154-1-1
乳酸检测试剂盒Jiancheng Bio-technique InstituteA019-2-1
增强型ATP检测试剂盒BeyotimeS0027
TRIzol试剂Ambion15596018
TaKaRa PrimeScript™ RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047Q
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物(100x)Cell Signaling Technology#5872
4-20%预制蛋白胶15孔Smart LifesciencesSLE009
聚偏二氟乙烯(PVDF)膜MerckIPVH00010
QuickBlock™ Western blot封闭液BeyotimeP0252
Clarity Western ECL底物Bio-Rad1705061
抗微管蛋白抗体Proteintech66031-1-Ig
抗PKM2抗体Cell Signaling Technology4053
抗LDHA抗体Cell Signaling Technology3582
抗ALDOA抗体Proteintech11217-1-AP
抗L-乳酸化赖氨酸(泛Kla)抗体PTM BIOPTM-1401RM
抗L-乳酸化组蛋白H3 (Lys18)抗体PTM BIOPTM-1406RM
抗L-乳酸化组蛋白H3 (Lys14)抗体PTM BIOPTM-1414RM
抗H3抗体Proteintech68345-1-Ig
抗L-乳酸化组蛋白H3 (Lys9)抗体PTM BIOPTM-1419RM
辣根酶标记的山羊抗兔IgG (H+L)ZSGB-BIOZB-2301
辣根酶标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)ZSGB-BIOZB-2305
QuickBlock封闭液BeyotimeP0260
抗CD10抗体Invitrogen14-0106-82
二抗(4412和8889)Cell Signaling Technology--
免疫荧光二抗稀释液BeyotimeP0108
抗荧光淬灭封片剂Abcamab104135
徕卡倒置荧光显微镜Leica--
盖玻片NEST801010
EDTA抗原修复液ProteintechPR30002
兔二步法检测试剂盒ZSGB-BIOPV-9001
DAB显色试剂盒ZSGB-BIOZLI-9018
CCK-8细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0039
Transwell小室(8微米孔径)Corning Life Sciences--
苯甲酸雌二醇Sigma--
乳酸钠----
2-脱氧-d-葡萄糖----

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
临床样本收集
患者来源、样本类型(正常、在位、异位)、样本量、排除标准(无免疫紊乱、无急性炎症、无雌激素依赖性疾病、至少3个月未使用激素药物)
阅读提示:Materials and methods - Patients and patient sample collection
细胞培养与处理
HESC细胞系来源、培养条件(DMEM/F12+10% FBS+1% P/S)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、转染浓度(siRNA 10 nmol/L,质粒3 μg)、处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and cell transfection
代谢检测
检测试剂盒(葡萄糖、乳酸、ATP)、检测时间(24小时)、细胞数量一致性
阅读提示:Materials and methods - Measurements of glucose consumption and lactate production, Measuring ATP content
蛋白表达检测
Western blot抗体列表及稀释比例、RIPA缓冲液、蛋白酶抑制剂、封闭液、ECL底物
阅读提示:Materials and methods - Protein extraction and western blotting
细胞功能检测
CCK-8检测的细胞密度(5000细胞/孔)、检测时间点(0/24/48/72小时)、重复数(每组5个复孔,三次独立实验);Transwell迁移的细胞数(105细胞/孔)、孔径(8 μm)、迁移时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods - Cell proliferation assays, Transwell assays
动物实验
小鼠品系(BALB/c)、年龄(6-8周)、雌性、饲养条件、雌激素处理(300 μg/kg,第1、4天)、手术时间(第7天)、取材时间(14天后)
阅读提示:Materials and methods - Modeling endometriosis in mice
统计方法
统计检验(Student's t-test, one-way ANOVA)、软件(GraphPad Prism 9)、显著性水平(P<0.05)
阅读提示:Materials and methods - Statistical analysis