上调的TIMP1通过减少胶原蛋白和细胞黏附能力促进和协调人分娩过程中的子宫肌层收缩

Upregulated TIMP1 facilitates and coordinates myometrial contraction by decreasing collagens and cell adhesive capacity during human labor

作者信息Junjie Bao, Xiaodi Wang, Lina Chen, Bolun Wen, Qiu Gao, Xiuyu Pan, Yunshan Chen, Kaiyuan Ji, Huishu Liu
PMID37774003
发布时间2023-09-30
DOI10.1093/molehr/gaad034

实验完整度

包含转录组/蛋白质组分析、siRNA敲低功能实验、RNA-seq机制探索、蛋白芯片、免疫荧光和细胞黏附功能验证等完整实验链路。

主要模型

人子宫肌层组织样本(临产与非临产) 人子宫肌层平滑肌细胞(hMSMCs) 原代细胞培养体系

重点核对

TIMP1在人临产子宫肌层中的表达上调(mRNA和蛋白质水平) siRNA介导的TIMP1敲低(si-TIMP1, 10 nM) 细胞收缩实验使用胶原凝胶(1.0 mg/ml)和BDM作为收缩抑制剂 RNA-seq分析TIMP1敲低后的差异基因表达 人MMP蛋白芯片检测MMP8、MMP9和TIMP1表达

摘要

子宫肌层收缩是分娩过程中的关键事件之一。越来越多的证据表明,除了子宫肌层平滑肌细胞的功能作用外,细胞外基质(ECM)在这一过程中也具有重要意义,我们先前的研究发现,与未临产样本相比,人类临产子宫肌层中金属蛋白酶组织抑制剂1(TIMP1)的表达上调。本研究旨在进一步探讨TIMP1在子宫肌层收缩中的潜在作用。首先,我们通过转录组学和蛋白质组学分析,随后通过实时PCR、western blotting和免疫组织化学,确认了临产时和伴宫颈扩张的临产过程中子宫肌层TIMP1水平的增加。然后,进行了细胞收缩实验,以验证体外TIMP1敲低后收缩性的降低。为进一步了解其潜在机制,我们使用RNA测序分析揭示了TIMP1敲低后上调的基因;这些基因富集在胶原纤维组织、细胞黏附和ECM组织方面。随后,进行了人基质金属蛋白酶(MMP)芯片和胶原染色,以确定临产和未临产子宫肌层中的TIMPs、MMPs和胶原蛋白。使用实时细胞黏附实验检测细胞黏附能力。结果显示,临产子宫肌层中MMP8和MMP9上调,胶原蛋白下调,细胞黏附能力减弱,而未临产样本中MMP水平较低,胶原蛋白水平和细胞黏附能力较高。此外,TIMP1敲低导致细胞黏附能力恢复。总之,这些结果表明,分娩过程中上调的TIMP1通过减少胶原蛋白和细胞黏附能力来促进和协调子宫肌层收缩,这可能为调节子宫肌层收缩提供有效的策略。

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
TIMP1在人类分娩过程中子宫肌层收缩中的作用及其潜在机制是什么?
核心机制
TIMP1通过减少胶原蛋白(I、III和V型)并减弱细胞黏附能力,促进和协调子宫肌层收缩。
主要证据
TIMP1敲低降低了hMSMCs的收缩性,上调了胶原纤维组织和细胞黏附相关基因;临产子宫肌层中MMP8和MMP9增加、胶原蛋白减少,且细胞黏附能力下降。
研究意义
本研究揭示了TIMP1在子宫肌层收缩中的新作用,为调节病理性质宫收缩的新疗法开发提供了思路。

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

确认TIMP1表达上调

验证TIMP1在临产子宫肌层中的表达变化及其与宫颈扩张的关系。

利用既往转录组/蛋白质组数据,并结合实时PCR、western blotting和免疫组织化学检测临产与非临产子宫肌层中TIMP1的表达。

2

评估TIMP1对hMSMCs收缩功能的影响

验证TIMP1敲低是否改变hMSMCs的收缩能力。

使用si-TIMP1转染hMSMCs,通过细胞收缩实验检测凝胶面积减少,BDM作为收缩抑制剂对照。

3

探索TIMP1敲低后的转录组变化

揭示TIMP1调节收缩的潜在分子机制。

对si-TIMP1和对照细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因及功能富集。

4

验证临产子宫肌层中MMPs和胶原蛋白的变化

确认临产时MMP8、MMP9和TIMP1的蛋白水平及胶原蛋白的降解情况。

使用人MMP蛋白芯片检测临产和非临产子宫肌层中TIMPs和MMPs,通过免疫荧光染色评估胶原蛋白I、III和V的表达。

5

评估细胞黏附能力

验证临产hMSMCs的黏附能力是否改变,以及TIMP1敲低是否恢复黏附能力。

使用xCELLigence RTCA系统进行实时细胞黏附实验,比较非妊娠、非临产和临产hMSMCs的黏附指数,并检测si-TIMP1转染后的效果。

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培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco#10099-141
青霉素-链霉素Gibco#15140122
si-TIMP1IGEbio--
si-NCIGEbio--
INTERFERin转染试剂Polyplus409-10
RNeasy迷你试剂盒Qiagen#74104
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRaRR047B
TB Green Premix Ex Taq IITaKaRaRR820L
PVDF膜MilliporeIPVH07850
ECL化学发光系统Thermo Scientific#32106
β-actin抗体Abcamab8226
TIMP1抗体Abcamab211926
NID2抗体Affinity BiosciencesDF9704
VCAN抗体Abcamab270444
SPP1抗体ServicebioGB112328
GAPDH抗体Affinity BiosciencesAF7021
DAB显色底物ServicebioG1211
α-SMA抗体Abcamab7817
胶原蛋白I抗体ServicebioGB11022
胶原蛋白III抗体ServicebioGB111629
胶原蛋白V抗体ServicebioGB111012
山羊抗兔Alexa Fluor488-IgGAbcamab150077
山羊抗小鼠Alexa Fluor647-IgGAbcamab150115
山羊抗兔IgG H&L HRPAbcamab205718
多重IFC检测试剂盒Zenbio#18003
细胞收缩实验试剂盒Cell Biolabs, Inc.CBA-201
BDM(2,3-丁二酮单肟)----
VAHTS Universal V6 RNA-seq文库制备试剂盒IlluminaNR604-01/02
Qubit RNA分析试剂盒----
Qubit 3.0----
Agilent Bioanalyzer 2100Agilent Technologies--
Illumina HiSeq系统Illumina--
RayBio人基质金属蛋白酶抗体芯片RayBiotechAAH-MMP-1-2
RTCA S16 xCELLigence仪器Agilent Technologies--
GraphPad Prism 8.4.0----
Leica DMi8荧光显微镜Leica--
ChemiDoc XRS+系统Bio-Rad--

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
TIMP1表达验证
TIMP1在临产和非临产子宫肌层中的mRNA和蛋白质表达水平
阅读提示:Results部分Fig. 1,Methods部分Real-time PCR和Western blotting
TIMP1敲低
si-TIMP1转染浓度(10 nM)及效率验证
阅读提示:Methods部分Cell transfection and infection,Results部分Fig. 3
细胞收缩实验
胶原浓度(1.0 mg/ml),细胞密度(1.5×10^5细胞/孔),凝胶释放后2小时成像,BDM作为对照
阅读提示:Methods部分Cell contraction assay,Results部分Fig. 3
RNA-seq
TIMP1敲低和对照细胞的RNA提取、测序平台和数据分析方法
阅读提示:Methods部分RNA sequencing (RNA-seq) and data analysis,Results部分Fig. 4
MMP和胶原检测
MMP芯片检测的样本类型(组织裂解液),胶原蛋白I、III和V的免疫荧光染色
阅读提示:Methods部分Human MMP protein array和Immunofluorescence,Results部分Fig. 5
细胞黏附实验
细胞接种密度(5000细胞/孔),实时监测时间(6小时),细胞状态(非妊娠、非临产、临产,si-TIMP1处理)
阅读提示:Methods部分Real-time cell adhesion assay,Results部分Fig. 6