雷帕霉素抑制光诱导的坏死小体激活发生在野生型而非RPE65敲除小鼠视网膜中

Rapamycin Inhibits Light-Induced Necrosome Activation Occurring in Wild-Type, but not RPE65-Null, Mouse Retina

作者信息Chunfeng Lu, Songhua Li, Minghao Jin
PMID36534385
发布时间2022-12-01
DOI10.1167/iovs.63.13.19

实验完整度

高

包含体内动物模型(WT与rd12小鼠)、多种蛋白检测(免疫印迹、免疫组化、ELISA)、蛋白相互作用分析(免疫沉淀)及药理学干预(雷帕霉素、9-顺式视网膜)等多个独立证据层级,并进行功能验证。

主要模型

野生型129S2/Sv小鼠 Rpe65rd12(rd12)小鼠 rd12小鼠补充9-顺式视网膜模型

重点核对

光暴露条件:15,000勒克斯白光,时长0.5-3小时,通常2小时 雷帕霉素处理:腹腔注射1.25 mg/kg,每日一次,持续两周,自出生后第14天开始 9-顺式视网膜处理:腹腔注射2.5 mg/只,光暴露前12小时 检测指标:RIPK1、RIPK3、pMLKL、p62表达及免疫沉淀相互作用 统计方法:Spearman相关分析,单向方差分析

摘要

目的:光损伤和异常视觉循环均促进多种视网膜退行性疾病的进展,但导致光感受器死亡的信号通路仍不清楚。本研究探讨了强光应激对(1)野生型和RPE65敲除小鼠坏死小体激活的影响,(2)p62/Sequestosome-1与坏死小体蛋白的相互作用,以及(3)雷帕霉素对野生型小鼠光损伤诱导的坏死小体激活和视网膜变性的影响。方法:将暗适应的rd12小鼠和129S2/Sv小鼠(有或无雷帕霉素处理)暴露于15,000勒克斯光不同时间。通过免疫印迹和免疫组织化学分析测定蛋白表达水平和亚细胞定位。锥体外节用花生凝集素染色。使用Spearman相关分析评估光感受器变性与受体相互作用蛋白激酶1(RIPK1)表达之间的相关性。通过免疫沉淀分析蛋白-蛋白相互作用。结果:强光导致野生型小鼠视网膜视杆和视锥细胞变性,伴随RIPK1-RIPK3表达显著增加、混合谱系激酶结构域样蛋白磷酸化、损伤相关分子模式蛋白释放和炎症反应。相同强光未在rd12视网膜中诱导坏死小体激活,但在接受9-顺式视网膜供给的rd12小鼠中诱导了激活。RIPK1表达水平与视杆和视锥变性程度呈正相关。光损伤上调p62自噬体货物蛋白的表达及其与坏死小体蛋白的相互作用,而雷帕霉素处理减弱了光诱导的坏死小体激活和光感受器变性。结论:坏死小体激活促进了光损伤诱导的视杆和视锥变性。视觉循环和自噬是减轻光诱导视网膜坏死性凋亡的重要治疗靶点。

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
强光应激是否通过激活坏死小体(necroptosis)导致光感受器变性,以及RPE65和自噬在此过程中的作用是什么?
核心机制
强光通过依赖于视觉循环(RPE65和11-顺式视网膜)的途径激活RIPK1-RIPK3-MLKL坏死小体,导致视杆和视锥细胞坏死性凋亡,而自噬受损(p62积累)加剧该过程。
主要证据
野生型小鼠暴露于强光后RIPK1/RIPK3表达上调、MLKL磷酸化增加、DAMP(HMGB1)释放及炎症因子(TNF-α、IL-1α)升高;rd12小鼠缺乏RPE65则不激活坏死小体,但补充9-顺式视网膜恢复激活;雷帕霉素处理抑制坏死小体激活并减轻光感受器变性。
研究意义
作者提出视觉循环和自噬是缓解光诱导视网膜坏死性凋亡的重要治疗靶点,为光损伤相关视网膜退行性疾病提供潜在干预策略。

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

光损伤模型建立与表型分析

建立光损伤诱导视网膜变性的模型,并评估视网膜结构和RIPK1表达变化。

暗适应WT小鼠(129S2/Sv)暴露于15,000勒克斯白光0.5-3小时,然后暗室放置1-2天。通过免疫组化、PNA染色和免疫印迹检测视杆/视锥外节长度、外核层厚度及RIPK1表达,并进行Spearman相关分析。

2

RPE65依赖的坏死小体激活验证

验证光诱导的坏死小体激活是否需要RPE65和视觉循环提供的光敏色素。

将WT和rd12小鼠暴露于强光2小时,检测RIPK1、RIPK3、pMLKL表达。对rd12小鼠腹腔注射9-顺式视网膜(9cRAL)后再进行光暴露,检测RIPK1表达。

3

坏死小体形成与损伤信号检测

确认光损伤后坏死小体形成及DAMP介导的炎症反应。

通过免疫沉淀分析RIPK1与RIPK3、pMLKL的相互作用,并通过ELISA检测HMGB1释放及TNF-α、IL-1α表达。

4

p62与坏死小体相互作用分析

探究自噬衔接蛋白p62在光损伤后与坏死小体蛋白的相互作用。

通过免疫印迹和免疫组化检测p62表达及与RIPK3、pMLKL的共定位,通过免疫沉淀验证p62与RIPK1/RIPK3的相互作用。

5

雷帕霉素干预效果评估

评估诱导自噬的雷帕霉素能否减轻光诱导的坏死小体激活和光感受器变性。

在光暴露前对WT小鼠进行雷帕霉素处理(腹腔注射连续两周),然后暴露于强光2小时,检测坏死小体激活、p62表达、锥体外节数量和Rhodopsin表达。

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。

验证样本或模型特征
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
托吡卡胺----
雷帕霉素TargetMolT1537
9-顺式视网膜----
RIPA裂解液----
磷酸酶抑制剂Bio-Rad--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce Biotechnology--
Immobilon-P膜Millipore--
辣根过氧化物酶偶联二抗Cell Signaling Technology7076,7074
ECL Prime Western印迹检测试剂----
ImageQuant LAS 4000成像系统----
RIPK1抗体BD Bioscience610458
MLKL抗体Sigma-AldrichSAB2103620
M-视蛋白抗体MilliporeAB5405
微管蛋白抗体MilliporeT2200
RIPK3抗体Cell Signaling Technology95702
磷酸化MLKL抗体Cell Signaling Technology37333
p62抗体Santa Cruz Biotechnologysc-48402
S-视蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-14363
视紫红质抗体Abcamab5417
OCT包埋剂Sakura Finetek USA--
Shandon Cryotome SME低温恒温器Thermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 488偶联山羊抗兔IgGThermo Fisher ScientificA11034
Alexa Fluor 555偶联山羊抗小鼠IgGThermo Fisher ScientificA21424
4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)Sigma-Aldrich--
荧光素标记花生凝集素Vector Laboratories--
Fluoromount-G封片剂SouthernBiotech--
Zeiss LSM710 Meta共聚焦显微镜Zeiss--
Olympus BX61VS显微镜Olympus--
NP-40----
小鼠抗RIPK1单克隆抗体Santa Cruz Biotechnologysc-48402
Dynabeads Protein G磁珠Thermo Fisher Scientific--
NuPAGE LDS上样缓冲液Thermo Fisher Scientific--
NuPAGE还原剂Thermo Fisher Scientific--
HMGB1 ELISA试剂盒BiomatikEKF57808
TNF-α ELISA试剂盒R&D SystemsMTA00B
IL-1α ELISA试剂盒Abcamab199076
SpectraMax 190酶标仪Molecular Devices--
Graphpad Prism 6.0软件Graphpad 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
光损伤模型
光强度15,000勒克斯;光暴露时间范围0.5-3小时(通常2小时);暗适应条件;暗室恢复时间1-2天;小鼠品系(WT 129S2/Sv和rd12)
阅读提示:Materials and Methods: Light Exposure and Chemical Treatment; Results: Figure 1 legend
药物处理
雷帕霉素剂量1.25 mg/kg,腹腔注射,每日一次,持续两周,起始于出生后第14天;9-顺式视网膜剂量2.5 mg/只,腹腔注射,光暴露前12小时;溶剂对照(DMSO)
阅读提示:Materials and Methods: Light Exposure and Chemical Treatment
蛋白表达检测
蛋白上样量10-30 µg;抗体信息(RIPK1、RIPK3、pMLKL、MLKL、p62等);内参(Tubulin)
阅读提示:Materials and Methods: Immunoblot Analysis; Supplementary Methods
蛋白相互作用分析
IP抗体(RIPK1、p62);裂解液成分(Tris-HCl, NaCl, EDTA, NP-40, 蛋白酶抑制剂);Protein G磁珠孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Immunoprecipitation
ELISA检测
样本类型(玻璃体液、光感受器间基质、视网膜匀浆);ELISA试剂盒(HMGB1、TNF-α、IL-1α)
阅读提示:Materials and Methods: Enzyme-Linked Immunosorbent Assay