PSTPIP2通过ERβ在关节微环境中调节滑膜巨噬细胞极化和动力学

PSTPIP2 regulates synovial macrophages polarization and dynamics via ERβ in the joint microenvironment

作者信息Yao Yao, Xiaoyu Cai, Meng Zhang, Xiao Zhang, Fujia Ren, Yan Zheng, Weidong Fei, Mengdan Zhao, Caihong Zheng
PMID36324152
发布时间2022-11
DOI10.1186/s13075-022-02939-y

实验完整度

高

包含临床样本分析(RA患者外周血和滑膜)、CIA小鼠模型、基因报告小鼠、条件性基因敲除小鼠、AAV介导的体内过表达、体外BMDM极化实验、影像学和组织学评估及细胞动力学分析,多个证据层级且包含功能验证和机制验证。

主要模型

类风湿关节炎患者外周血和滑膜组织 DBA/1小鼠胶原诱导关节炎(CIA)模型 Pstpip2CreR26-ZsGreen报告小鼠 Esr2fl/fl/Adgre-Cre小鼠(F4/80+细胞特异性ERβ敲除)

重点核对

RA患者与急性创伤患者的纳入/排除标准及临床特征匹配(如年龄、BMI、用药等) CIA模型免疫方案:0.1 ml完全弗氏佐剂(含4 mg/ml BCG和2 mg/ml鸡II型胶原),第0天初次免疫,第21天加强免疫 AAV-PSTPIP2(AAV5)关节腔注射:第22天注射,第42天取材,感染效率>80%,PSTPIP2过表达>3倍(RT-qPCR验证) Esr2fl/fl/Adgre-Cre小鼠:F4/80+细胞特异性Esr2基因敲除,用于验证ERβ依赖性 ERβ拮抗剂Prinaberel(MedChemExpress, Cat. HY-14933)体外处理BMDMs,浓度未明确说明

摘要

背景:细胞骨架蛋白PSTPIP2与炎症相关,主要在巨噬细胞中表达。前期数据表明PSTPIP2抑制关节炎大鼠的关节骨损伤。本研究旨在探讨PSTPIP2抵抗骨侵蚀的分子机制。方法:本研究使用RA患者外周血和手术切除的滑膜组织、DBA/1小鼠、Pstpip2CreR26-ZsGreen报告小鼠和Esr2fl/fl/Adgre-Cre工具小鼠进行体内研究。使用腺相关病毒载体在体内过表达PSTPIP2蛋白。结果:我们发现滑膜巨噬细胞中PSTPIP2的水平与RA疾病活动度呈负相关,这是由滑膜巨噬细胞极化介导的。PSTPIP2hi滑膜巨噬细胞在衬里层形成紧密的免疫屏障。值得注意的是,PSTPIP2调节滑膜巨噬细胞极化的能力依赖于ERβ。此外,PSTPIP2通过ERβ调节滑膜巨噬细胞的动力学。结论:总之,本研究表明PSTPIP2通过ERβ调节滑膜巨噬细胞极化和动力学,从而为关节形成免疫屏障(F4/80+PSTPIP2hi细胞富集区)。因此,在关节微环境中局部调节PSTPIP2表达可能是控制类风湿关节炎骨侵蚀的潜在策略。

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
PSTPIP2在类风湿关节炎中抵抗骨侵蚀的分子机制是什么?
核心机制
PSTPIP2通过ERβ依赖的方式促进滑膜巨噬细胞向F4/80+CD206+(M2)表型极化,并通过ERβ调节滑膜巨噬细胞动力学(促进丝状伪足形成、抑制膜皱褶),使PSTPIP2hi滑膜巨噬细胞在滑膜衬里层形成紧密的免疫屏障,保护关节免受骨侵蚀。
主要证据
临床样本显示滑膜巨噬细胞中PSTPIP2水平与DAS28评分负相关,与CD206+细胞频率正相关;CIA小鼠中AAV-PSTPIP2过表达增加F4/80+CD206+细胞并改善骨侵蚀;体外BMDM实验表明ERβ拮抗剂消除PSTPIP2的极化调节作用;Esr2fl/fl/Adgre-Cre小鼠中PSTPIP2的抗侵蚀作用丧失,且不能形成屏障;延时摄像显示PSTPIP2促进丝状伪足形成,但在ERβ敲除小鼠中无此效应。
研究意义
局部调节关节腔中PSTPIP2的表达可能是控制类风湿关节炎骨侵蚀的潜在策略,PSTPIP2可能成为RA未来治疗的特异性靶点。

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

临床样本相关性分析

探究人滑膜巨噬细胞中PSTPIP2水平与RA疾病活动度的关系,以及是否与巨噬细胞极化有关。

收集23例RA患者和5例急性创伤患者的外周血和滑膜组织,通过流式分选获得CD11b+细胞,RT-qPCR检测PSTPIP2表达;免疫组化和免疫荧光染色观察滑膜组织;流式细胞术检测CD206+和CD86+细胞比例;线性回归分析PSTPIP2水平与DAS28、CD206+细胞频率的相关性。

2

PSTPIP2的体内表达与屏障形成观察

利用报告小鼠观察PSTPIP2在CIA过程中的时空分布,以及PSTPIP2hi滑膜巨噬细胞是否形成免疫屏障。

使用Pstpip2CreR26-ZsGreen报告小鼠、野生型小鼠和正常对照(各10只)建立CIA模型,在炎症高峰(day35)和缓解期(day70)取材,通过免疫荧光染色和流式细胞术观察PSTPIP2的表达位置、与F4/80和CD206的共定位,以及紧密连接蛋白Claudin5和ZO-1的表达。

3

AAV介导的PSTPIP2过表达功能验证

验证PSTPIP2在CIA小鼠中的抗炎和抗骨侵蚀作用,以及对滑膜巨噬细胞极化的影响。

DBA/1小鼠建立CIA模型,于第22天关节腔注射AAV-PSTPIP2或AAV-empty(或生理盐水),第42天取材。评估关节炎评分、骨侵蚀(micro-CT和组织学染色)、滑膜巨噬细胞极化(流式检测F4/80+CD206+和F4/80+CD86+比例),并通过RT-qPCR验证PSTPIP2过表达效率。

4

ERβ依赖性验证

明确PSTPIP2调节滑膜巨噬细胞极化是否依赖ERβ,并验证ERβ在PSTPIP2抗侵蚀功能中的作用。

体外BMDM极化实验中,使用ERα拮抗剂AZD9496、ERβ拮抗剂Prinaberel、GPER拮抗剂Estriol处理,观察对PSTPIP2介导的M2极化的影响。体内使用Esr2fl/fl(对照)和Esr2fl/fl/Adgre-Cre(F4/80+细胞特异性ERβ敲除)小鼠,均诱导CIA并AAV-PSTPIP2过表达,比较骨侵蚀、滑膜PSTPIP2分布和极化标志物。

5

滑膜巨噬细胞动力学分析

检验PSTPIP2是否通过调节肌动蛋白和丝状伪足影响巨噬细胞迁移,以及是否依赖ERβ。

从不同基因型小鼠分离滑膜巨噬细胞,进行活细胞延时摄像和扫描电镜,分析丝状伪足形成速率、长度和膜皱褶程度,并观察Actin与PSTPIP2共定位。在Esr2fl/fl和Esr2fl/fl/Adgre-Cre小鼠中比较PSTPIP2过表达的影响。

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
AZD9496MedChemExpressHY-12870
PrinaberelMedChemExpressHY-14933
雌三醇MedChemExpressHY-B0412
人CD11b APC抗体BD Pharmingen553312
人CD86 FITC抗体BD Pharmingen560958
人CD206 PE抗体BD Pharmingen555954
小鼠F4/80 PE抗体BD Pharmingen565410
小鼠CD86 FITC抗体BD Pharmingen561962
小鼠CD206 Alexa抗体BD Pharmingen565250
抗PSTPIP2抗体abcamab155543
抗Claudin5抗体abcamab131259
抗ZO-1抗体abcamab190085
羊抗鼠IgG H&L Alexa荧光二抗abcamab150113
羊抗鼠IgG H&L FITC荧光二抗abcamab6758
抗CD11b抗体abcamab52478
抗F4/80抗体abcamab300421
兔IgG单克隆同型对照abcamab172730
小鼠抗F4/80超纯磁珠Miltenyi130-110-443
MiniMACS起始试剂盒Miltenyi130-090-312
MS分离柱Miltenyi130-042-201
小鼠抗肌动蛋白抗体abcamab11003
羊抗鼠IgG(H+L) FITC标记二抗ElabscienceE-AB-1015
羊抗兔IgG(H+L) AF647标记二抗ElabscienceE-AB-1075
布鲁克SkyScan 1276显微CTBruker--
JEOL JSM6400扫描电子显微镜JEOL--
奥林巴斯激光共聚焦显微镜(FV3000)Olympus--
GraphPad Prism(版本8.01)GraphPad--

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
临床样本分析
RA患者和创伤患者的纳入排除标准、样本量(23例RA、5例创伤)、滑膜组织来源(5例进展性RA和5例创伤)
阅读提示:Methods: Human samples; Figure 1 legend
CIA模型诱导
小鼠品系和性别(DBA/1JGpt雌性,5-8周龄)、免疫方案(第0天和第21天,0.1 ml完全弗氏佐剂,含4 mg/ml BCG和2 mg/ml鸡II型胶原)
阅读提示:Methods: Induction of collagen-induced arthritis
AAV-PSTPIP2过表达
AAV血清型(AAV5)、注射时间(第22天)、注射体积(文中未明确说明)、剂量(文中未明确说明)
阅读提示:Methods: Construction of adeno-associated virus; Results: PSTPIP2 regulates synovial macrophages polarization in vivo
巨噬细胞极化实验
BMDM分化条件(M-CSF浓度、时间)、M1/M2极化刺激(IFN-γ+LPS浓度、IL-4浓度)、ER拮抗剂浓度(AZD9496、Prinaberel、Estriol浓度未明确)
阅读提示:Methods: Culture of bone marrow-derived mononuclear cells; Figure 4 legend
ERβ条件敲除小鼠模型
Esr2fl/fl/Adgre-Cre小鼠的构建、基因敲除验证方法、CIA诱导及AAV注射时间(day22)、取材时间(day42)
阅读提示:Methods: Mice; Results: The ability of PSTPIP2 to regulate synovial macrophages polarization is dependent on ERβ