雌性C57BL/6J小鼠衰老泪腺表现出与脂质失调相关的多核巨噬细胞浸润

The Aging Lacrimal Gland of Female C57BL/6J Mice Exhibits Multinucleate Macrophage Infiltration Associated With Lipid Dysregulation

作者信息Minchang Choi, Cindy Toscano, Maria C Edman, Cintia S de Paiva, Sarah F Hamm-Alvarez
PMID38829671
发布时间2024-06-03
DOI10.1167/iovs.65.6.1

实验完整度

包含体外组织学染色(油红O、甲苯胺蓝)、基因/蛋白表达分析(qRT-PCR、Western blotting)和基于新型光漂白方案的免疫荧光成像,并进行了定量比较,但缺乏功能验证和体内干预实验,机制验证有限。

主要模型

雌性C57BL/6J小鼠泪腺(年轻2-3个月,中年10-14个月,老年≥24个月)

重点核对

小鼠年龄分组(2-3个月、10-14个月、≥24个月) 油红O染色和甲苯胺蓝染色检测脂质沉积 qRT-PCR检测Npc1、Npc2、Lipa、Mcoln2等基因表达 Western blotting检测NPC1和CTSL蛋白水平 光漂白处理后免疫荧光检测F4/80、NPC1、NPC2、CTSL、CD11b

摘要

目的:泪腺(LG)产生水性泪膜,其功能丧失与年龄相关性干眼有关。为了更好理解这一退化过程,我们评估了衰老模型中泪腺脂质代谢和炎症的变化。方法:取不同年龄(年轻,2-3个月;中年,10-14个月;老年,≥24个月)的雌性C57BL/6J小鼠泪腺切片,分别用油红O或甲苯胺蓝染色检测脂质。通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)分析和泪腺裂解物的Western blotting,确定与脂质代谢相关的基因和蛋白质表达的差异。使用光漂白方案猝灭年龄相关的自发荧光,通过共聚焦荧光显微镜评估泪腺切片中与NPC1、NPC2、CTSL和巨噬细胞(F4/80、CD11b)相关的免疫荧光随年龄的变化。结果:老年泪腺显示脂质增加,在腺泡细胞基底聚集体和腺泡外部位显著。泪腺中编码脂质代谢相关蛋白的Npc1、Npc2、Lipa和Mcoln2基因表达随年龄增长而增加。Western blotting证实老年泪腺中NPC1也显著增加。在光漂白的泪腺切片中,共聚焦荧光显微镜成像显示NPC1、NPC2和CTSL免疫荧光在F4/80标记的巨噬细胞中呈年龄相关富集。虽然所有年龄段的泪腺中均可检测到单核巨噬细胞,但这种含有NPC1、NPC2和CTSL且F4/80富集、部分CD11b阳性的新型多核巨噬细胞群在腺泡外部位随年龄增长而增加。结论:富含脂质代谢蛋白的F4/80阳性多核巨噬细胞在老年泪腺中增加,位于腺泡脂质沉积部位附近。

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
泪腺功能随年龄下降的机制尚不清楚,本研究旨在探讨衰老泪腺中脂质代谢和炎症的变化,特别是脂质代谢蛋白与巨噬细胞浸润的关系。
核心机制
衰老泪腺中脂质积累增多,同时脂质代谢相关蛋白(NPC1、NPC2、CTSL)在F4/80阳性多核巨噬细胞中富集,提示这些巨噬细胞可能参与脂质清除的补偿性反应。
主要证据
油红O染色显示老年泪腺脂质沉积增加;qRT-PCR显示Npc1、Npc2、Lipa、Mcoln2基因表达增加;Western blotting显示NPC1蛋白增加;免疫荧光显示NPC1、NPC2、CTSL在F4/80阳性多核巨噬细胞中富集,且多核巨噬细胞数量随年龄增加。
研究意义
该研究首次在衰老泪腺中鉴定出富含脂质代谢蛋白的多核巨噬细胞群,为年龄相关性干眼的发病机制提供了新见解,可能成为潜在的治疗靶点。

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

脂质沉积评估

检验衰老泪腺中脂质积累是否增加及其分布

对年轻、中年和老年小鼠泪腺切片进行油红O染色和甲苯胺蓝染色,观察脂滴数量和分布。

2

脂质代谢相关基因表达分析

探讨脂质沉积是否与脂质代谢基因表达改变相关

提取泪腺总RNA,通过qRT-PCR检测Npc1、Npc2、Lipa、Mcoln2等基因的表达,以Hprt1为内参。

3

脂质代谢相关蛋白表达验证

验证基因表达变化是否反映在蛋白水平

通过Western blotting检测泪腺裂解物中NPC1和CTSL的蛋白水平,以总蛋白染色归一化。

4

组织自发荧光消除及免疫荧光定位

消除老化泪腺中的自发荧光,以便通过免疫荧光观察蛋白定位

采用基于LED的光漂白方案处理泪腺切片,然后进行免疫荧光标记,使用共聚焦显微镜观察NPC1、NPC2、CTSL、F4/80和CD11b的分布。

5

多核巨噬细胞定量分析

比较年轻和老年泪腺中单核和多核F4/80阳性巨噬细胞的数量

通过免疫荧光标记F4/80、肌动蛋白和DAPI,使用BZ-X810显微镜扫描并计数F4/80阳性细胞,手动计数多核细胞。

6

流式细胞术分析免疫细胞组成

定量比较年轻和老年泪腺中巨噬细胞等免疫细胞的比例

制备泪腺单细胞悬液,用抗体标记CD45、CD11b、LY6C、CD64、F4/80等,通过流式细胞术分析。

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
油红O染色液Sigma AldrichO0625
Beadbug预装管Sigma AldrichZ7637800
含Tween 20的Tris缓冲盐溶液(TBS-T),pH 8.0Sigma AldrichT9039
磷酸酶抑制剂混合物Cell Signaling Technology5872S
10% Tris-甘氨酸凝胶InvitrogenXP00105BOX
iBlot 2 NC常规转移叠InvitrogenIB23001
Revert 700总蛋白染色试剂盒LiCorP/N
Pierce BCA蛋白分析试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
荧光Western blotting封闭缓冲液Rockland ImmunochemicalsMB-070
Superfrost Plus显微镜载玻片VWR48311-703
ProLong Gold抗淬灭封片剂InvitrogenP36934
最佳切割温度(OCT)包埋剂VWR25608-930
RNeasy Plus微型RNA提取试剂盒Qiagen74134
Ready-To-Go You-Prime第一链合成珠GE Healthcare27-9263-01
TaqMan通用PCR预混液AmpErase UNGThermo Fisher Scientific--
Poly/Bed 812塑料树脂Polysciences08792-1
甲苯胺蓝Polysciences01234-25
抗NPC1抗体Abcamab134113
抗NPC2抗体Proteintech19888-1-AP
抗F4/80抗体InvitrogenMA1-91124
抗CTSL抗体R&D SystemsAF1515
抗CD11b抗体InvitrogenPA5-90724
鬼笔环肽Thermo Fisher ScientificA-22287
DAPIThermo Fisher ScientificD-1306
驴抗兔IR680二抗LiCor926-68073
驴抗山羊IR680二抗LiCor926-68074
驴抗大鼠AF488二抗InvitrogenA-21208
驴抗山羊AF568二抗InvitrogenA-11057
驴抗兔AF594二抗InvitrogenA-21207
抗Ly6C抗体BD Pharmingen568739
抗CD64抗体Biolegend139320
抗F4/80抗体Biolegend123112
抗CD11b抗体Invitrogen25-0112-82
抗CD45抗体Biolegend103127
活力染料(Live/Dead近红外)InvitrogenL34993
RIPA裂解缓冲液----
IV型胶原酶----
脱氧核糖核酸酶I----
RPMI培养基----

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
小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6J)、性别(雌性)、年龄分组(2-3个月、10-14个月、≥24个月)、来源(Jackson Laboratory或NIA)
阅读提示:Methods - Mice
组织染色
油红O染色液配制(3%油红O与异丙醇混合,3:2 v/v)、染色时间、甲苯胺蓝染色方法(固定、脱水、树脂包埋)
阅读提示:Methods - Preparation of Sections and Oil Red O Staining, Preparation of LG Sections Stained With Toluidine Blue
基因表达分析
RNA提取试剂盒、cDNA合成方法、TaqMan探针(批次)、内参基因(Hprt1)、分析模型(比较Ct法)
阅读提示:Methods - Quantitative Real-Time PCR of LG
蛋白表达分析
裂解缓冲液(RIPA+蛋白酶抑制剂)、蛋白定量方法(BCA)、电泳条件(10% Tris-Glycine凝胶,120V,2小时)、转膜条件(iBlot 2)、抗体浓度(NPC1 1:4000;CTSL 1mg/mL)、归一化方法(总蛋白染色)
阅读提示:Methods - Western Blotting of LG Lysate
免疫荧光
固定条件(4% PFA+4%蔗糖)、切片厚度(5μm)、光漂白方案(LED灯、7天、4℃)、封闭条件(5% BSA)
阅读提示:Methods - Tissue Processing for Photobleaching, Immunofluorescence, and Confocal Fluorescence Microscopy, Supplementary Methods
免疫荧光定量分析
样本数量(n=3)、计数方法(手动核计数)、软件(QuPath, Fiji)
阅读提示:Methods - Tissue Processing for Photobleaching, Immunofluorescence, and Confocal Fluorescence Microscopy
流式细胞术
消化条件(0.1% IV型胶原酶,1小时)、抗体克隆与浓度、过滤孔径(100μm)、门控策略、样本量(n=5)
阅读提示:Methods - Flow Cytometry, Table