JAM-C在小鼠晶状体发育中对晶状体上皮细胞增殖和晶状体纤维成熟至关重要

JAM-C Is Important for Lens Epithelial Cell Proliferation and Lens Fiber Maturation in Murine Lens Development

作者信息Qihang Sun, Jiani Li, Jingyu Ma, Yuxing Zheng, Rong Ju, Xuri Li, Xiangrong Ren, Lijuan Huang, Rongyuan Chen, Xuhua Tan, Lixia Luo
PMID38095908
发布时间2023-12-01
DOI10.1167/iovs.64.15.15

实验完整度

研究包含体内动物模型(Jamc敲除小鼠)的组织学、免疫荧光、Western blot、BrdU掺入、TUNEL等多种独立实验层级,并进行了功能验证(增殖、凋亡)和机制验证(FOXE3、Cx46/Cx50、晶状体蛋白)。

主要模型

Jamc敲除小鼠 野生型小鼠 小鼠胚胎和新生鼠晶状体

重点核对

Jamc敲除小鼠品系(C57bL/6-Jam3tm1.1Chav)来源和基因型确认 晶状体发育阶段(E12.5、E14.5、E16.5、P0.5)的选择 LEC增殖检测的BrdU掺入时间(2小时)和剂量(100 mg/kg) FOXE3、Cx46、Cx50等蛋白表达的Western blot验证 γ-晶状体蛋白在P0.5和P7的表达变化

摘要

目的 由连接黏附分子C(JAM-C)基因缺陷或突变引起的先天性白内障的潜在机制仍不清楚。我们的研究旨在阐明Jamc−/−晶状体中异常的发育过程,并揭示JAM-C可能调控的与晶状体发育相关的基因。 方法 生成Jamc敲除(Jamc−/−)小鼠胚胎和幼鼠用于体内研究。选取从胚胎第12.5天到出生后第0.5天的四个关键发育阶段进行以下实验。使用苏木精和伊红染色进行组织学分析。分别采用5-溴-2′-脱氧尿苷(BrdU)掺入实验和TUNEL染色标记晶状体上皮细胞(LEC)的增殖和凋亡。使用免疫荧光和Western blot分析晶状体上皮、细胞周期退出和晶状体纤维分化的标志物。 结果 JAM-C在晶状体发育整个过程中均有表达。Jamc缺失导致晶状体尺寸减小和晶状体纤维紊乱,从E16.5开始出现并逐渐加重。Jamc−/−晶状体的LEC数量和增殖减少,同时关键转录因子FOXE3减少。Jamc−/−晶状体的纤维紊乱。此外,Jamc缺陷的晶状体纤维显示Cx46和Cx50的分布模式显著改变。纤维稳态标志物γ-晶状体蛋白在Jamc−/−晶状体的内皮质和核心纤维中也减少。 结论 JAM-C缺失在小鼠晶状体发育过程中表现出LEC增殖和纤维成熟功能障碍,这可能与FOXE3表达下调和Cx46及Cx50的异常定位模式有关。 关键词:JAM-C,晶状体发育,细胞增殖,FOXE3连接蛋白

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
JAM-C在晶状体发育中如何调控晶状体上皮细胞增殖和纤维成熟,其缺失导致先天性白内障的机制是什么?
核心机制
JAM-C缺失导致FOXE3表达下调,进而减少LEC增殖;同时导致Cx46和Cx50分布异常,影响纤维细胞稳态,最终导致晶状体发育异常。
主要证据
基于Jamc敲除小鼠模型,通过H&E、免疫荧光、Western blot、BrdU掺入、TUNEL等实验,观察到E16.5起晶状体体积缩小、LEC增殖减少、FOXE3下调、Cx46/50分布异常及γ-晶状体蛋白减少。
研究意义
研究揭示了JAM-C在晶状体发育中的关键作用,为先天性白内障的发病机制提供了新见解。

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JAM-C在晶状体发育过程中的时空表达

确定JAM-C在晶状体发育中的表达模式及其与紧密连接蛋白ZO-1的共定位。

通过免疫荧光染色检测E12.5、E14.5、E16.5、P0.5阶段野生型小鼠晶状体中JAM-C的表达和定位。

2

分析Jamc敲除小鼠晶状体的形态学变化

评估Jamc缺失对晶状体发育过程形态的影响。

通过H&E染色和鬼笔环肽标记F-actin,比较野生型和Jamc−/−小鼠在四个发育阶段的晶状体形态。

3

检测LEC增殖和凋亡

确定Jamc缺失导致的晶状体体积减小是否与LEC增殖减少或凋亡增加有关。

通过BrdU掺入实验标记增殖细胞,TUNEL染色检测凋亡细胞。

4

检测FOXE3和PAX6表达

探究Jamc缺失对LEC增殖相关转录因子FOXE3及其上游调控因子PAX6表达的影响。

用免疫荧光和Western blot检测FOXE3和PAX6的表达水平。

5

检测细胞周期退出标志物

验证Jamc缺失是否影响LEC向纤维分化过程中的细胞周期退出。

通过免疫荧光检测PROX1、p27KIP1、p57KIP2在晶状体中的表达和定位。

6

分析缝隙连接蛋白Cx46和Cx50的表达与分布

探究Jamc缺失是否影响晶状体纤维中关键缝隙连接蛋白的表达和定位。

通过免疫荧光和Western blot检测Cx46和Cx50的表达,并观察其在纤维中的分布。

7

检测晶状体蛋白的表达

评估Jamc缺失对晶状体纤维成熟和稳态的影响。

通过免疫荧光和Western blot检测β-晶状体蛋白和γ-晶状体蛋白的表达。

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。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
FAS眼球固定液Servicebio--
OCT包埋剂Crystalgen--
山羊抗JAM-C抗体R&D SystemsAF1213
小鼠抗FOXE3抗体Santa Cruzsc-377465
小鼠抗BrdU抗体Cell Signaling Technology5292S
兔抗ZO-1抗体Invitrogen40-2200
兔抗PAX6抗体Abcamab195045
山羊抗PROX1抗体R&D SystemsAF2727
兔抗p27KIP1抗体Cell Signaling Technology3686
小鼠抗p57KIP2抗体Santa Cruzsc-56341
兔抗βB1-晶状体蛋白抗体Abcamab232799
小鼠抗γ-晶状体蛋白抗体Santa Cruzsc-365256
小鼠抗连接蛋白46抗体Santa Cruzsc-377398
兔抗连接蛋白50抗体Abcamab222885
Alexa Fluor偶联二抗Invitrogen--
DAPISigmaD8417
Alexa Fluor偶联鬼笔环肽InvitrogenA12379
蔡司Axio Imager.Z2显微镜Carl Zeiss--
LSM710共聚焦显微镜Carl Zeiss--
LSM980共聚焦显微镜Carl Zeiss--
5-溴-2′-脱氧尿苷SigmaB5002
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher ScientificA32961
4-20% SDS-PAGE凝胶ACE BiotechnologyET12420Gel
PVDF膜Bio-Rad Laboratories162-0177
辣根过氧化物酶偶联二抗Multi Sciences--
Immobilon Western化学发光HRP底物MilliporeSigma--
Syngene G:BOX Chemi XT16成像设备Syngene--
山羊抗JAM-C抗体R&D SystemsAF1213
兔抗JAM-C抗体Invitrogen40-9000
小鼠抗FOXE3抗体Santa Cruzsc-377465
小鼠抗α-微管蛋白抗体Beijing Ray Antibody BiotechRM2007
兔抗PAX6抗体Abcamab195045
小鼠抗βB1-晶状体蛋白抗体Santa Cruzsc-48335
小鼠抗γ-晶状体蛋白抗体Santa Cruzsc-365256
小鼠抗连接蛋白46抗体Santa Cruzsc-377398
兔抗连接蛋白50抗体Abcamab222885
小鼠抗β-肌动蛋白抗体Beijing Ray Antibody BiotechRM2001
兔抗HSP90抗体Proteintech13171-1-AP
TUNEL BrightRed凋亡检测试剂盒VazymeA113-02
ImageJ软件National Institutes of Health--
GraphPad Prism软件GraphPad Software8.2.1

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
Jamc敲除小鼠品系(C57bL/6-Jam3tm1.1Chav)的来源和基因型确认
阅读提示:Methods: Animals
形态学分析
晶状体发育阶段(E12.5、E14.5、E16.5、P0.5)的选择
阅读提示:Methods: Hematoxylin and Eosin Staining and Immunofluorescence
LEC增殖检测
BrdU剂量(100 mg/kg)和注射后取材时间(2小时)
阅读提示:Methods: 5-Bromo-2′-Deoxyuridine Incorporation Assay
蛋白表达检测
Western blot中使用的抗体及其稀释比例
阅读提示:Methods: Protein Extraction and Western Blot
细胞凋亡检测
TUNEL染色步骤中蛋白酶K消化时间和TdT反应孵育时间(1小时)
阅读提示:Methods: TUNEL Staining