茄病镰刀菌在真菌性角膜炎中激活PANoptosis并调节免疫反应

Fusarium solani Activates PANoptosis and Modulates Immune Response in Fungal Keratitis

作者信息Xiaoyuan Sha, Guocheng Yu, Changlin Wu, Xingbo Teng, Xuewei Xiong, Xiaoyi Fan, Lian Liu, Jingxiang Zhong
PMID41099598
发布时间2025-10-01
DOI10.1167/iovs.66.13.27

实验完整度

包含小鼠体内感染模型和HCE-T细胞体外实验,结合转录组测序、免疫浸润分析和蛋白质印迹等功能验证。

主要模型

茄病镰刀菌感染的小鼠角膜模型 人角膜上皮HCE-T细胞

重点核对

小鼠角膜感染模型:雄性C57BL/6小鼠(18-20g,6-8周龄),右眼角膜基质内注射2 μL 4.5×10⁶ CFU/mL茄病镰刀菌孢子悬液 DON处理HCE-T细胞:使用DON浓度梯度(1.25、2.5、5、10、20 µM)处理24小时,以及5 µM DON处理24小时和48小时 Western blot:检测cleaved caspase-1、-3、-7、-8,cleaved GSDMD,p-MLKL等蛋白表达,GAPDH作为内参 RNA-seq:每组4个样本(感染vs正常角膜;DON处理vs未处理细胞),差异表达基因分析P<0.05 统计分析:使用非配对双尾Student's t检验或单因素方差分析,显著性水平*P<0.05

摘要

目的:本研究旨在探讨茄病镰刀菌如何在真菌性角膜炎中触发PANoptosis,并研究脱氧雪腐镰刀菌烯醇对人角膜上皮(HCE-T)细胞的毒性作用及其潜在机制。方法:通过角膜基质内注射真菌孢子建立茄病镰刀菌角膜炎小鼠模型。使用标准化评分系统评估临床严重程度。通过蛋白质印迹、免疫荧光和TUNEL分析角膜组织中的PANoptosis标志物。实时PCR定量炎症细胞因子。RNA测序用于筛选差异表达基因并分析免疫细胞浸润谱。HCE-T细胞暴露于DON,通过蛋白质印迹和免疫荧光检测PANoptosis相关蛋白。使用RNA测序分析基因表达变化。结果:通过感染角膜中cleaved caspase-1、-3、-7和-8、gasdermin D、磷酸化混合谱系激酶结构域样蛋白表达上调以及TUNEL阳性细胞增多,验证了PANoptosis的激活。炎症细胞因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)显著上调。RNA测序揭示了PANoptosis、免疫反应和细胞外基质组织的显著变化。免疫浸润分析表明感染角膜中M1巨噬细胞显著增加。体外实验表明,DON暴露增加了HCE-T细胞中PANoptosis标志物(cleaved caspase-1、-3、-7和-8;BAX;GSDMD;和p-MLKL)以及炎症细胞因子(IL-6、IL-1β、IL-18、TNF-α)的上调。RNA测序进一步揭示了DON处理的细胞中核糖体RNA加工和细胞外基质组织途径的改变。结论:茄病镰刀菌感染和DON暴露在真菌性角膜炎中诱导PANoptosis,导致显著的炎症反应。这些结果表明,靶向PANoptosis信号通路可能代表治疗真菌性角膜炎的一种新方法。

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
茄病镰刀菌是否在真菌性角膜炎中诱导PANoptosis,以及DON对HCE-T细胞的毒性作用及其机制。
核心机制
茄病镰刀菌感染和DON暴露通过激活caspase-1、-3、-7、-8,GSDMD和p-MLKL,同时触发凋亡、焦亡和坏死性凋亡,即PANoptosis。
主要证据
在小鼠感染模型中,通过Western blot、免疫荧光和TUNEL检测到PANoptosis标志物表达上调;RNA-seq显示免疫相关通路富集,M1巨噬细胞浸润增加。在HCE-T细胞中,DON处理诱导PANoptosis标志物表达和炎症细胞因子上调。
研究意义
研究结果揭示了茄病镰刀菌角膜炎中PANoptosis的作用,为靶向PANoptosis信号通路治疗真菌性角膜炎提供了潜在的新策略。

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

建立茄病镰刀菌角膜炎小鼠模型

构建茄病镰刀菌感染的小鼠角膜模型,用于研究真菌性角膜炎的发病机制。

雄性C57BL/6小鼠右眼角膜基质内注射2 μL 4.5×10⁶ CFU/mL茄病镰刀菌孢子悬液,左眼不注射作为对照。术前使用左氧氟沙星滴眼液(每日两次,共3天)和聚维酮碘消毒。

2

临床评分和组织病理学评估

评估感染后角膜的临床严重程度和组织病理学变化。

在感染后1、3、5、7、10天,对角膜混浊、表面规则性和混浊范围进行评分,并拍照。第3天取角膜进行石蜡包埋、切片和H&E染色。

3

检测PANoptosis标志物和炎症因子

验证茄病镰刀菌感染是否激活PANoptosis和炎症反应。

通过Western blot、免疫荧光和TUNEL检测感染角膜中cleaved caspase-1、-3、-7、-8、cleaved GSDMD、p-MLKL的表达和细胞死亡;通过qPCR检测IL-6、IL-1β、TNF-α的表达。

4

转录组测序和免疫细胞浸润分析

揭示感染角膜中基因表达变化和免疫细胞浸润情况。

对4个感染和4个正常角膜进行RNA-seq,鉴定差异表达基因并进行通路富集分析。使用ImmuCellAI-mouse分析免疫细胞浸润。

5

细胞培养和DON处理

研究DON对HCE-T细胞的毒性作用。

培养HCE-T细胞,用梯度浓度DON处理24小时,或用5 µM DON处理24或48小时。

6

检测DON对HCE-T细胞的影响

评估DON对细胞活力、PANoptosis标志物和炎症因子的影响。

使用CCK-8检测细胞活力,Western blot和免疫荧光检测PANoptosis标志物,qPCR检测炎症因子,live/dead染色检测细胞死亡。

7

RNA测序分析DON处理细胞

揭示DON诱导HCE-T细胞损伤的分子机制。

对DON处理(5 µM,24小时)和未处理的HCE-T细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因和通路富集。

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
左氧氟沙星滴眼液Santen--
聚维酮碘溶液Heng Jian--
DMEM/F-12培养基Gibco--
人表皮生长因子Sigma-AldrichE9644
胎牛血清GibcoA5669701
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific15140122
胰岛素Sigma-AldrichI2643
细胞计数试剂盒-8GlpBioGK10001
RIPA裂解液APExBio TechnologyK1125
BCA蛋白定量试剂盒LeagenePT0001
5×上样缓冲液EpizymeLT101
SurePAGE凝胶GenScriptM00665/M00719
抗cleaved caspase-1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-105049
抗cleaved GSDMD抗体Novus BiologicalsNBP2-33422
抗cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661T
抗cleaved caspase-7抗体Cell Signaling Technology9491T
抗cleaved caspase-8抗体Cell Signaling Technology8592T
抗p-MLKL抗体Cell Signaling Technology37333S
抗p-MLKL抗体Abcamab187091
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
HRP标记二抗Bioss Antibodiesbs-0295G
增强化学发光底物Tanon Life Science--
EZ-Press RNA纯化试剂盒EZBioscienceB0004D
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
逆转录试剂盒TakaraRR036A
SYBR Green qPCR试剂盒EZBioscienceA0012
抗EMR1(F4/80)抗体ServicebioGB113373
抗α-SMA抗体ServicebioGB111364
蛋白酶KBeyotimeST533
TUNEL试剂BeyotimeC1088
活/死细胞染色试剂盒BeyotimeC2015
脱氧雪腐镰刀菌烯醇Sigma-AldrichD0156

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重、注射浓度、注射体积、注射途径
阅读提示:Methods 部分 'Establishment of a Mouse Corneal F. solani Infection Model'
临床评分
评分系统、观察时间点
阅读提示:Methods 部分 'Clinical Scoring'
细胞培养和DON处理
细胞系、培养基成分、DON浓度、处理时间
阅读提示:Methods 部分 'Cell Culture' 和 'Cell Counting Kit-8 Assay'
PANoptosis检测
抗体浓度、蛋白量、染色方法
阅读提示:Methods 部分 'Western Blotting' 和 'Immunofluorescence Assay'
转录组分析
样本量、差异表达阈值、数据分析方法
阅读提示:Methods 部分 'RNA Sequencing and Analysis'
统计方法
统计检验方法、显著性水平
阅读提示:Methods 部分 'Statistical Analysis'