髓系细胞中Ets-2的缺失减轻由Ptpn6点突变引起的IL-1α介导的炎症性疾病

Ets-2 deletion in myeloid cells attenuates IL-1α-mediated inflammatory disease caused by a Ptpn6 point mutation

作者信息Sarang Tartey, Prajwal Gurung, Rajendra Karki, Amanda Burton, Paul Hertzog, Thirumala-Devi Kanneganti
PMID32203187
发布时间2021-07
DOI10.1038/s41423-020-0398-7

实验完整度

包含体内遗传模型(条件性敲除小鼠)、体外细胞刺激实验、组织病理学、免疫印迹、ELISA、qPCR及流式细胞术等多层级验证,并包含功能与机制验证。

主要模型

Ptpn6spin小鼠 Ptpn6spinEts2fl/flLysMCre+小鼠 Ptpn6spinSykfl/flLysMCre+小鼠 小鼠骨髓来源中性粒细胞

重点核对

Ptpn6spin小鼠在6-10周龄自发出现足垫炎症 Ets2在髓系细胞中的条件性敲除(LysMCre) 重组鼠IL-1α刺激浓度10 ng/mL 足垫微磨损模型中在损伤后6小时检测细胞因子 观察疾病进展至20周

摘要

由Ptpn6基因编码的SHP-1蛋白在炎症背景下已在造血细胞中得到了广泛研究。该基因的一个点突变(Ptpn6spin)导致小鼠自发性炎症,这与人类中性粒细胞性皮肤病具有惊人的相似性。最近的研究强调了信号接头和激酶在促进Ptpn6spin小鼠炎症中的作用;然而,其潜在的转录调控机制尚不清楚。在此,我们报道SYK对于驱动Ptpn6spin小鼠的中性粒细胞浸润和启动伤口愈合反应至关重要。此外,我们发现髓系细胞中转录因子Ets2的缺失通过对其靶炎症基因的转录调控,改善了Ptpn6spin小鼠的皮肤炎症性疾病。此外,Ets-2驱动Ptpn6spin小鼠中性粒细胞中IL-1α介导的炎症信号传导。总之,除了其在癌症中驱动炎症的已知作用外,Ets-2在调节IL-1α驱动的Ptpn6spin介导的中性粒细胞性皮肤病中发挥重要作用。

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
Ptpn6spin小鼠中IL-1α介导的炎症性皮肤病是否由髓系细胞中的Ets-2及其靶基因转录调控驱动?
核心机制
Ptpn6突变导致SYK磷酸化,激活MAPK信号通路,进而活化Ets-2,Ets-2调控其靶炎症基因(如Mmp9,Il6,Il1a,Ccl3,Ccl4)的转录,促进中性粒细胞迁移和炎症。
主要证据
在Ptpn6spin小鼠的足垫和引流淋巴结中,Ets-2靶基因表达上调,而髓系特异性缺失Ets2的小鼠(Ptpn6spinEts2fl/flLysMCre+)中这些基因表达下调,同时中性粒细胞浸润减少,疾病进展得到改善。
研究意义
揭示了Ets-2在IL-1α驱动的中性粒细胞性皮肤病中的新作用,并提示抑制SYK或Ets-2可能是治疗炎症性皮肤病的新策略。

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

验证SYK对疾病进程的作用

评估髓系或中性粒细胞特异性SYK缺失对Ptpn6spin小鼠炎症性皮肤病的影响。

使用Ptpn6spinSykfl/flLysMCre+和Ptpn6fl/flSykfl/flS100a8Cre+小鼠,通过免疫组化检测足垫中性粒细胞浸润,ELISA检测足垫和血清中G-CSF、IL-6和KC/CXCL-1水平。

2

检测SYK对IL-1α介导的信号通路的影响

探究SYK是否调节中性粒细胞中IL-1α刺激的NF-κB和MAPK信号通路。

从野生型、Ptpn6spin和Ptpn6spinSykfl/flLysMCre+小鼠骨髓中分离中性粒细胞,用rmIL-1α(10 ng/mL)刺激,通过Western blot检测IκBα、Erk1/2和p38的磷酸化水平。

3

验证SYK在伤口愈合反应中的作用

测试SYK缺失是否能改善Ptpn6spin小鼠中受损的伤口愈合反应。

对小鼠足底进行微磨损,6小时后检测足垫中G-CSF、IL-6、KC/CXCL-1和MCP-1的浓度。

4

验证Ets-2缺失对疾病进程的影响

评估髓系特异性Ets-2缺失对Ptpn6spin小鼠皮肤炎症性疾病的保护作用。

生成Ptpn6spinEts2fl/flLysMCre+小鼠,观察疾病进展至20周,并通过H&E染色和中性粒细胞免疫组化分析足垫病理。

5

分析Ets-2缺失对髓系细胞浸润的影响

检查Ets-2缺失是否减少Ptpn6spin小鼠脾脏和腘窝淋巴结中的髓系细胞浸润。

分析脾脏和腘窝淋巴结的细胞总数,并通过流式细胞术检测Gr-1+CD11b+细胞的比例和数量。

6

检测Ets-2对炎症基因转录的调控

探究Ets-2是否调节Ptpn6spin小鼠足垫和淋巴结中炎症相关基因的表达。

通过qPCR检测足垫和腘窝淋巴结中Mmp9、Il6、Tnf、Il1a、Ccl3、Ccl4和Ifnb的mRNA表达水平。

7

验证Ets-2在IL-1α介导的信号通路中的作用

探究Ets-2缺失是否影响中性粒细胞和足垫中IL-1α介导的NF-κB和MAPK信号通路。

分离并刺激骨髓中性粒细胞,或直接分析足垫裂解物,通过Western blot检测IκBα和Erk1/2的磷酸化水平,并检测血清和足垫中的细胞因子和趋化因子。

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
重组小鼠IL-1αGold Biotechnology--
RIPA裂解缓冲液----
完全蛋白酶抑制剂混合物Roche--
PhosSTOP磷酸酶抑制剂Roche--
Pierce™ BCA蛋白测定试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Luminata™ Western HRP化学发光底物----
磷酸化Erk1/2抗体Cell Signaling Technology9101
Erk1/2抗体Cell Signaling Technology9102
磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology9211
p38抗体Cell Signaling Technology9212
磷酸化IκBα抗体Cell Signaling Technology2859
IκBα抗体Cell Signaling Technology9242
肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-IG
抗中性粒细胞抗体[7/4]Novus BiologicalsNBP2-13077
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems4368814
2× SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems4368706
ABI 7500实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
MCYTOMAG-70K试剂盒Millipore--
Gr-1抗体 (RB6-8C5)BioLegend--
CD11b抗体 (M1/70)Invitrogen--
LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
LSR II流式细胞仪BD Biosciences--
FlowJo软件Tree Star--
GraphPad Prism 7.0GraphPad Software--

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
动物模型
小鼠品系(Ptpn6spin, Ets2fl/fl, Sykfl/fl, LysMCre, S100a8Cre, Ptpn6fl/fl),年龄(6-10周龄,微磨损实验为4-8周龄),性别(雄性和雌性),饲养条件(SPF)
阅读提示:Methods - Mice
中性粒细胞分离与刺激
骨髓来源中性粒细胞纯度(CD11b+Gr-1+),细胞浓度(1×10^6 cells/mL),rmIL-1α刺激浓度(10 ng/mL)和刺激时间
阅读提示:Methods - Neutrophil isolation and in vitro stimulation
免疫印记分析
足垫组织裂解缓冲液(RIPA),蛋白酶和磷酸酶抑制剂(Roche),蛋白上样量(40 µg),转膜膜类型(PVDF),封闭液(5%脱脂牛奶),一抗孵育条件(4°C过夜),二抗孵育条件(室温1小时)
阅读提示:Methods - Immunoblot analysis
微磨损损伤模型
小鼠年龄(4-8周龄),微磨损方法(无菌砂纸摩擦10次),检测时间点(损伤后6小时),检测指标(G-CSF, IL-6, KC/CXCL-1, MCP-1)
阅读提示:Methods - Microabrasion injury model
疾病进展评估
观察时间(至20周),评估指标(足垫肿胀、炎症),使用小鼠数量(WT n=12, Ptpn6spin n=20, Ptpn6spinEts2fl/flLysMCre+ n=15)
阅读提示:Figure 3 legend
定量PCR
RNA提取试剂(TRIzol),cDNA合成试剂盒,PCR预混液(SYBR Green),内参基因(Gapdh),检测基因列表
阅读提示:Methods - Quantitative PCR analysis
流式细胞术
组织来源(脾脏和腘窝淋巴结),红细胞裂解缓冲液(ACK),抗体(Gr-1, CD11b),孵育条件(30分钟)
阅读提示:Methods - Flow cytometry