SLE中的氧化型半乳凝素-1无法结合抑制性受体VSTM1并增加中性粒细胞活性氧水平

Oxidized galectin-1 in SLE fails to bind the inhibitory receptor VSTM1 and increases reactive oxygen species levels in neutrophils

作者信息Xu Jiang, Xinyue Xiao, Hao Li, Yiyi Gong, Min Wang, Huaxia Yang, Lidan Zhao, Ying Jiang, Yanping Wei, Chongchong Zhao, Jin Li, Yuling Chen, Shan Feng, Haiteng Deng, Shiliang Ma, Yue Xu, Yudong Liu, George C Tsokos, Minghong Jiang, Xuan Zhang
PMID37737309
发布时间2023-11
DOI10.1038/s41423-023-01084-z

实验完整度

包含患者样本、细胞系(dHL60、THP-1)和多种功能验证(siRNA、过表达、BLI、IP-MS等)及机制研究,证据层级独立。

主要模型

外周血中性粒细胞(来自SLE患者和健康对照) dHL60细胞(DMSO分化HL60) THP-1细胞(稳定转染VSTM1) HEK293T细胞(瞬时转染)

重点核对

患者入组年龄18-45岁且为治疗初治 血清刺激使用10%混合SLE或HC血清 Gal1浓度25 μg/mL处理 VSTM1敲低(siRNA)和过表达(慢病毒) 氧化型Gal1制备:CuSO4处理

摘要

抑制性免疫受体为免疫细胞激活设定阈值,其缺陷使个体易患自身免疫反应。然而,抑制性免疫受体的激动剂在很大程度上仍然未知,代表了自身免疫疾病治疗的未开发来源。在此,我们证明含V-set和跨膜结构域蛋白1(VSTM1)是一种抑制性受体,其与能力配体可溶性半乳凝素-1(Gal1)的结合对于通过下调活性氧产生来维持中性粒细胞存活至关重要。然而,在系统性红斑狼疮(SLE)患者中,循环中的Gal1被氧化,无法被VSTM1识别,导致细胞内活性氧水平升高和中性粒细胞存活率降低。中性粒细胞功能失调或死亡通过提供危险分子和自身抗原,驱动炎症细胞因子的产生和自身反应性淋巴细胞的激活,显著促进SLE的发病机制。有趣的是,血清中谷胱甘肽(一种能够将氧化型Gal1转化为其还原形式的抗氧化剂)水平与SLE疾病活动性呈负相关。总之,我们的发现揭示了SLE患者中抑制性Gal1/VSTM1通路激活失败,并为开发有效的靶向治疗提供了重要见解。

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
抑制性受体VSTM1的配体是什么,及其在SLE中性粒细胞ROS产生和存活中的作用
核心机制
Gal1作为VSTM1的配体,通过VSTM1抑制ROS产生和中性粒细胞死亡;SLE中Gal1氧化后无法结合VSTM1,导致ROS升高和细胞死亡,机制涉及GSH水平降低
主要证据
通过GST pull-down和质谱鉴定Gal1为VSTM1配体,BLI证实还原型Gal1结合VSTM1,氧化型不结合;SLE患者血清中Gal1氧化水平升高,GSH/(GSH+GSSG)比值降低并与疾病活动度负相关
研究意义
揭示Gal1/VSTM1轴在SLE发病中的作用,为靶向氧化应激治疗SLE提供理论基础

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

评估SLE患者中性粒细胞ROS水平和存活率

验证SLE中性粒细胞ROS水平是否升高并与疾病活动性和中性粒细胞减少相关

分离SLE和HC外周血中性粒细胞,用DCFH-DA探针检测ROS,用Annexin V/7AAD染色检测存活率,并分析相关性

2

鉴定VSTM1对中性粒细胞ROS和存活的影响

确定VSTM1是否调节ROS产生和细胞存活

在dHL60细胞中进行siRNA筛选,敲低13个抑制性受体,检测ROS和存活;用抗VSTM1激动性抗体处理HC和SLE中性粒细胞检测ROS和存活

3

鉴定VSTM1的配体Gal1

找到VSTM1的天然配体

用GST-VSTM1胞外域进行pull-down,结合质谱鉴定;通过免疫共沉淀和结合实验确认;并验证Gal1对ROS和存活的影响

4

验证Gal1通过VSTM1抑制ROS产生

证实Gal1的ROS抑制作用依赖于VSTM1

在dHL60细胞中敲低VSTM1,在THP-1细胞中过表达VSTM1,检测Gal1处理后的ROS变化

5

检查SLE血清中Gal1的结合能力

确定SLE中Gal1与VSTM1的结合是否受损

通过免疫荧光检测VSTM1和Gal1共定位,免疫共沉淀检测结合,竞争结合实验比较HC和SLE血清对Gal1结合的抑制

6

分析SLE血清中Gal1的氧化状态

确定SLE中Gal1是否过度氧化

通过质谱检测氧化型半胱氨酸(Cys3-Cys43二硫键),BIAM标记还原型巯基,Western blot检测还原型及二聚体

7

测试氧化型Gal1对VSTM1的结合和功能影响

验证氧化型Gal1是否失去结合VSTM1及抑制ROS的能力

用BLI检测还原型和氧化型Gal1与VSTM1的亲和力;检测氧化型Gal1对dHL60细胞的结合、对ROS产生和细胞存活的影响,以及MAPK信号通路变化

8

评估血清GSH水平与Gal1氧化的关系

探讨SLE中GSH水平降低是否导致Gal1过度氧化

测量HC和多种自身免疫病患者血清中GSH/(GSH+GSSG)比值,并分析与疾病活动性、还原型Gal1水平及中性粒细胞计数的相关性;体外实验检测GSH和NAC对H2O2诱导的Gal1氧化的影响

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
RPMI 1640培养基----
胎牛血清Gibco--
Ficoll-Hypaque密度梯度离心液----
抗CD14磁珠Miltenyi130050201
裂解缓冲液BD Biosciences--
二甲基亚砜----
N-乙酰半胱氨酸SelleckS1623
谷胱甘肽MerckG4251
GSK484SelleckS7803
VX765SelleckS2228
z-VADSelleckS7023
坏死性凋亡抑制剂-1SelleckS8037
2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯BeyotimeS0033S
膜联蛋白V-PEBD Pharmingen--
β1-4半乳糖苷酶NEBP0745S
肽N-糖苷酶FNEBP0704S
RIPA裂解液----
膜和胞浆蛋白提取试剂盒Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
TOP14高丰度蛋白去除离心柱PierceA36370
抗VSTM1抗体Proteintech24382-1-AP
抗Gal1抗体Proteintech11858-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
抗Na-K-ATP酶抗体Cell Signaling Technology3010
抗磷酸化p42抗体Cell Signaling Technology4370
抗p42抗体Cell Signaling Technology4695
抗磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology4511
抗p38抗体Cell Signaling Technology8690
抗微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2146
PE标记抗人CD11b抗体BioLegend301305
FITC标记抗人CD11b抗体BioLegend982614
APC-Cy7标记抗人CD66b抗体BioLegend305126
BV650标记抗人CD62L抗体BioLegend304832
BV421标记抗人CD16抗体BioLegend302037
APC标记抗人CD181(CXCR1)抗体BioLegend320612
PerCP-Cy5.5标记抗人CD182(CXCR2)抗体BioLegend320718
APC标记抗人CD184(CXCR4)抗体BioLegend306509
BV605标记抗人CD10抗体BioLegend312221
PerCP-Cy5.5标记抗人CD54抗体BioLegend353120
FITC标记的驴抗兔IgG二抗BioLegend406403
PE标记的驴抗兔IgG二抗BioLegend406421
抗VSTM1激动性单克隆抗体HycultBiotechHM2309
AminoLink Plus偶联树脂Thermo Scientific26149
链霉亲和素磁珠----
LTQ Orbitrap Velos质谱仪Thermo Scientific--
Orbitrap Fusion质谱仪Thermo Fisher--
胰蛋白酶Promega--
人半乳凝素-1 ELISA试剂盒Abcamab260053
BD FACSCelesta流式细胞仪BD Biosciences--
Octet Red96e系统----
Leica显微镜Leica--
DAPI----
RNAiMAX转染试剂Life Technology--
Lipo-2000转染试剂Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT预混液Takara--
7900HT Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Alexa Fluor 488标记试剂盒Abcamab236553
半乳凝素-1重组蛋白Sino Biological10290-HNAE
VSTM1重组蛋白Sino Biological13171-H08H
GST琼脂糖珠----
过氧化氢酶----

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
患者入组
患者年龄18-45岁,治疗初治,排除感染、肿瘤等合并症
阅读提示:Materials and methods: Patients and controls
细胞分离培养
使用Ficoll-Paque密度梯度离心分离中性粒细胞,裂解红细胞;培养基含10%混合SLE或HC血清
阅读提示:Materials and methods: Cell isolation and culture
ROS检测
DCFH-DA探针浓度10 μmol/L,孵育20分钟,37°C;检测时间0-2小时
阅读提示:Materials and methods: Measurement of intracellular ROS levels
细胞活力检测
使用Annexin V-PE和7AAD染色,检测双阴性细胞比例作为存活细胞
阅读提示:Materials and methods: Cell viability quantification
VSTM1敲低
siRNA浓度50 nM,转染72小时,使用RNAiMAX试剂
阅读提示:Materials and methods: RNA interference and plasmids
Gal1氧化处理
重组Gal1用20 mM Tris-HCl (pH 8.0) 和0.001% CuSO4在4°C孵育过夜
阅读提示:Materials and methods: Gal1 oxidation