整合转录组学与实验验证揭示鞣花酸通过PLAU/NF-κB信号通路缓解Fuchs角膜内皮营养不良

Integrated Transcriptomics and Experimental Validation Reveal That Ellagic Acid Alleviates Fuchs Endothelial Corneal Dystrophy via PLAU/NF-κB Signaling

作者信息Tianyi Zhou, Jiaming Sun, Wenjun Shi, Yifan Zhou, Xia Ding, Xueyao Cai, Yuchen Cai
PMID41532702
发布时间2026-01-05
DOI10.1167/iovs.67.1.31

实验完整度

中

包含生物信息学分析(CTD、BindingDB、TargetNet、GEO、DDBJ数据库、PPI网络、分子对接)和体外实验验证(H2O2及UVA诱导的B4G12细胞模型,检测ROS、SOD、炎症因子表达及Western blot验证NF-κB通路),但缺乏体内动物模型或患者样本验证。

主要模型

人角膜内皮细胞系B4G12(H2O2诱导氧化应激模型) 人角膜内皮细胞系B4G12(UVA照射光氧化应激模型)

重点核对

细胞系:人角膜内皮细胞系B4G12(Cat no. CC4039; Cellcook Biotech, China) H2O2浓度和暴露时间:200 µM,2小时 EA处理浓度和时间:1或10 µM,24小时 UVA照射条件:365 nm,5 mW/cm2 siPLAU转染浓度:100 nM

摘要

目的:本研究旨在探讨鞣花酸(EA)在缓解Fuchs角膜内皮营养不良(FECD)中的氧化应激和炎症中的作用,并通过靶向尿激酶型纤溶酶原激活剂(PLAU)和调节NF-κB信号通路来评估其治疗潜力。方法:我们整合了使用多个数据库的生物信息学分析,以鉴定EA靶基因和FECD相关的差异表达基因(DEGs),并进行功能富集。在H2O2刺激和UVA照射的人角膜内皮细胞(CEC)系B4G12中进行了实验验证。应用分子对接、受试者工作特征(ROC)分析、免疫浸润和siRNA介导的敲低来确认关键靶点和通路。结果:我们的研究鉴定了1284个EA靶基因和297个FECD相关DEGs,其中有21个重叠基因。从该交叉中,蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络鉴定出10个枢纽基因。功能富集分析显示,这些枢纽基因与关键通路显著相关,包括NF-κB信号通路、炎症调节和氧化应激反应。在这些枢纽基因中,PLAU因其在PPI网络中的关键作用、与免疫细胞浸润的强相关性以及高诊断价值(曲线下面积[AUC] = 0.933)而被选作进一步研究。分子对接预测了EA与PLAU之间的强相互作用。随后的体外实验表明,EA处理通过靶向PLAU和调节CECs中的NF-κB信号通路来减轻炎症和氧化损伤。结论:这些发现表明,EA通过靶向PLAU和调节NF-κB信号通路来缓解FECD中的氧化应激和炎症。本研究支持EA和PLAU作为角膜内皮疾病新型干预手段的治疗潜力。

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
本研究旨在探讨鞣花酸(EA)是否能够缓解Fuchs角膜内皮营养不良(FECD)中的氧化应激和炎症,并评估其通过靶向PLAU和调节NF-κB信号通路的治疗潜力。
核心机制
EA通过靶向PLAU并抑制NF-κB信号通路的激活,从而减轻氧化应激和炎症反应。
主要证据
生物信息学分析鉴定PLAU为枢纽基因,分子 docking预测EA与PLAU强结合;体外实验中,EA处理在H2O2和UVA诱导的B4G12细胞中降低了ROS水平、恢复了SOD活性、下调了炎症因子表达,并抑制了PLAU表达和NF-κB p65磷酸化;siRNA敲低PLAU同样抑制NF-κB激活。
研究意义
本研究为开发基于EA的药物疗法奠定了基础,并强调了靶向PLAU/NF-κB轴作为治疗FECD及其他氧化应激相关角膜疾病的创新策略的潜力。

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

鉴定EA靶基因和FECD相关DEGs

筛选EA潜在靶基因和FECD相关差异表达基因,并确定共同靶点。

使用CTD、BindingDB和TargetNet数据库鉴定EA靶基因;从GSE142538数据集识别FECD相关DEGs;通过Venn图获取共同基因。

2

构建PPI网络并筛选枢纽基因

通过蛋白质-蛋白质相互作用网络分析,识别核心枢纽基因。

将共同靶基因上传至STRING数据库构建PPI网络,使用Cytoscape的CytoHubba插件,基于MCC算法鉴定出10个枢纽基因。

3

免疫浸润和诊断价值分析

评估枢纽基因与免疫细胞浸润的相关性及其诊断价值。

使用CIBERSORT算法分析GSE142538数据集的免疫细胞浸润情况,计算枢纽基因与免疫细胞的相关性;通过ROC曲线评估枢纽基因的诊断价值。

4

分子对接预测EA与PLAU结合

预测EA与PLAU蛋白之间的分子相互作用。

从PDB获取PLAU蛋白结构,使用Autodock Vina软件模拟EA与PLAU的结合模式。

5

细胞培养和氧化应激模型建立

建立FECD相关的氧化应激体外模型,用于评估EA的作用。

培养人角膜内皮细胞系B4G12,使用H2O2或UVA照射诱导氧化应激模型,随后进行EA处理。

6

验证EA的抗氧化和抗炎效应

检测EA在氧化应激模型中对氧化损伤和炎症反应的影响。

使用DCFH-DA荧光探针和流式细胞术检测ROS水平,使用试剂盒测量SOD活性,通过RT-qPCR检测炎症因子(IL-1β, IL-6, IL-8, IL-17)的表达。

7

验证EA靶向PLAU调节NF-κB通路

验证EA是否通过靶向PLAU调节NF-κB信号通路。

通过Western blot检测PLAU、NF-κB p65和phospho-NF-κB p65蛋白水平;使用siRNA敲低PLAU,观察NF-κB激活的变化。

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
人内皮无血清培养基Thermo Fisher Scientific11111044
重组人碱性成纤维细胞生长因子MedChemExpressHY-P7004
B4G12细胞系Cellcook BiotechCC4039
过氧化氢Sigma AldrichH1009
鞣花酸TargetMolT0465
PLAU siRNAGenomeditech--
2,7-二氯二氢荧光素二乙酸酯BeyotimeS1105S
超氧化物歧化酶检测试剂盒BeyotimeS0101S
TRIzol试剂Invitrogen15596026
PrimeScript逆转录试剂盒Takara BioRR037A
Hieff UNICON SYBR Green预混液Yeasen11184ES03
RIPA裂解液BeyotimeP0013E
蛋白酶抑制剂混合物NCM BiotechP001
PVDF膜MilliporeIPVH08100
PLAU抗体Proteintech17968-1-AP
NF-κB p65抗体Abcamab32536
磷酸化NF-κB p65 (S536)抗体Abcamab76302
GAPDH抗体ABclonalAC002
β-Actin抗体ABclonalAC004
HRP标记的二抗Proteintech--
增强化学发光底物BeyotimeP0018HS
NanoDrop 2000Thermo Fisher Scientific--
实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
荧光显微镜Nikon--
流式细胞仪BD BiosciencesFACSuite
ECL成像系统Bio-Rad--
UVA灯 (UVL-26)UVPUVL-26

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
细胞培养
细胞系:人角膜内皮细胞系B4G12;培养基:人内皮无血清培养基,添加10 ng/mL bFGF;培养条件:37°C,5% CO2。
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture and Treatment
氧化应激模型诱导
H2O2浓度:200 µM,处理时间:2小时;UVA照射条件:365 nm,5 mW/cm2。
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture and Treatment
药物处理
EA处理浓度:1 µM和10 µM;处理时间:24小时;处理时机:H2O2或UVA暴露后。
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture and Treatment
基因敲低
siPLAU浓度:100 nM;转染试剂:Genomeditech (China);对照:siNC。
阅读提示:Materials and Methods:Cell Culture and Treatment
ROS检测
探针:DCFH-DA;检测方法:荧光显微镜和流式细胞术;定量:ImageJ软件分析。
阅读提示:Materials and Methods:Cellular ROS Measurement
SOD活性检测
试剂盒:Beyotime (China; #S0101S);细胞裂解缓冲液:0.1 M磷酸盐缓冲液 (pH 7.4)。
阅读提示:Materials and Methods:Superoxide Dismutase Assay
RT-qPCR
RNA提取试剂:TRIzol;cDNA合成试剂盒:PrimeScript RT Reagent Kit;qPCR预混液:Hieff UNICON SYBR Green Master Mix;内参基因:GAPDH。
阅读提示:Materials and Methods:Real-Time Quantitative PCR
Western blot
裂解液:RIPA缓冲液(含1 mM PMSF和蛋白酶抑制剂);一抗:PLAU (Proteintech #17968-1-AP), NF-κB p65 (Abcam #ab32536), phospho-NF-κB p65 (Abcam #ab76302), GAPDH (ABclonal #AC002), β-Actin (ABclonal #AC004)。
阅读提示:Materials and Methods:Protein Extraction and Western Blotting