TAK1通过NF-κB信号通路激活PANoptosis从而延迟糖尿病创面愈合

TAK1 activates PANoptosis through the NF-κB signalling pathway to delay diabetic wound healing

作者信息Xiaoxiang Wang, Sitong Zhou, Yixun Zhang, Xuewei Zhang, Shuilan Wu, Yan Huang, Julin Xie, Kun Xiong, Ronghua Yang
PMID41602439
发布时间2026-01-14
DOI10.1093/burnst/tkag001

实验完整度

本研究整合了体外细胞实验(HaCaT、成纤维细胞、HUVEC)、db/db小鼠糖尿病创面模型、RNA-seq转录组分析及分子对接和动力学模拟,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

HaCaT细胞 人成纤维细胞 HUVEC细胞 db/db小鼠糖尿病创面模型

重点核对

HA-G处理48小时诱导高糖条件 TAK1基因敲低(si-TAK1)效率经qRT-PCR和Western blot验证 NF-κB抑制剂BAY 11-7082使用剂量(10 μM) C57BL/6小鼠和db/db小鼠的性别、年龄和数量 体内TAK1敲低后创面愈合率在D1、D3、D7、D10、D14的评估

摘要

Background: PANoptosis is a comprehensive form of cell death regulation that involves the interplay of pyroptosis, apoptosis, and necrosis. As a key regulator of PANoptosis, TAK1 plays a crucial role in multiple cell death pathways. However, its specific mechanism in the process of diabetic wound (DW) healing remains unclear. This study aimed to explore the role of TAK1 in regulating PANoptosis and its impact on DW healing. Methods: We used immunofluorescence, TUNEL staining, and EthD-III staining to analyse the relationship between TAK1 activity and PANoptosis. RNA sequencing was used to investigate the regulatory role of TAK1 and the NF-κB pathway under high-glucose conditions. Additionally, molecular docking and coimmunoprecipitation experiments were performed to verify the interaction between TAK1 and p65. Finally, a mouse model was used to study the effects of TAK1 knockdown on wound healing. Results: Our findings revealed that PANoptosis is significantly present in DW, with markedly upregulated TAK1 expression under high-glucose conditions. The inhibition of TAK1 expression significantly reduced cell death and promoted cell proliferation and migration. Mechanistically, TAK1 interacts with p65 through the NF-κB pathway, activating downstream signals that exacerbate cell damage in a high-glucose environment. TAK1 knockdown significantly suppressed PANoptosis, promoted microvascular and collagen formation, reduced inflammation, and further accelerated wound healing. Conclusion: TAK1 regulates PANoptosis by activating the NF-κB signalling pathway, thereby playing a crucial role in DW healing. Inhibiting TAK1 may represent a potential strategy to improve wound healing, with significant potential for clinical application.

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
TAK1在糖尿病创面愈合中是否通过NF-κB信号通路调节PANoptosis,进而影响创面愈合。
核心机制
TAK1通过与p65相互作用激活NF-κB信号通路,上调PANoptosis相关分子(如RIPK1、NLRP3、cleaved caspase-3),促进细胞死亡和炎症,从而延迟糖尿病创面愈合。
主要证据
体外实验显示TAK1敲低降低高糖诱导的细胞死亡并促进增殖、迁移和血管生成;RNA-seq和Western blot证实NF-κB通路激活;db/db小鼠模型中TAK1敲低减少PANoptosis标志物表达,加速创面愈合。
研究意义
抑制TAK1可能成为改善糖尿病创面愈合的潜在策略,具有临床应用潜力。

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

验证糖尿病创面中的PANoptosis

确定糖尿病创面和高糖处理细胞中是否发生PANoptosis。

使用TUNEL染色、EthD-III染色和PI染色检测细胞死亡,Western blot检测坏死、焦亡和凋亡相关蛋白表达,结合抑制剂联合处理分析细胞死亡类型。

2

检测TAK1在高糖条件下的表达

分析高糖条件下TAK1的表达水平。

通过qPCR、Western blot和免疫荧光检测正常糖和高糖条件下TAK1的mRNA和蛋白表达。

3

TAK1敲低对细胞功能的影响

探讨TAK1敲低对高糖条件下细胞增殖、迁移和血管生成的影响。

使用siRNA敲低TAK1,通过EdU增殖实验、伤口愈合实验和管形成实验评估细胞功能。

4

验证TAK1对PANoptosis的调控

验证TAK1是否调控高糖诱导的PANoptosis。

通过TUNEL、EthD-III、PI染色检测细胞死亡,Western blot检测PANoptosis标志物(NLRP3、cleaved caspase-3、p-RIPK1等)和PANoptosome组分(ZBP1、ASC、AIM2),免疫荧光和Co-IP验证RIPK1与FADD的相互作用。

5

阐明TAK1通过NF-κB通路调控PANoptosis

探究TAK1通过NF-κB信号通路调控PANoptosis的分子机制。

RNA-seq分析HG与HG+si-TAK1组的差异表达基因,GO/KEGG富集分析,Western blot检测p-IKBα/IKBα和p-P65/P65,分子对接和动力学模拟分析TAK1与p65相互作用,Co-IP验证结合。

6

验证NF-κB通路参与TAK1介导的PANoptosis

通过抑制NF-κB通路或过表达IKKβ验证TKA1通过该通路调控PANoptosis。

使用NF-κB抑制剂BAY 11-7082处理细胞,检测细胞死亡和炎症因子;通过IKKβ过表达进行拯救实验,检测PANoptosis标志物。

7

评估TAK1敲低对糖尿病小鼠创面愈合的影响

验证体内TAK1敲低对糖尿病创面愈合的促进作用。

建立db/db小鼠全层皮肤创面模型,局部注射si-TAK1,观察创面愈合率,通过组织学染色(H&E、Masson、picrosirius red)评估组织修复,免疫组化检测CD31,ELISA检测炎症因子。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Servicebio--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
碘化丙啶MilliporeSigma--
Hoechst 33258----
TUNEL凋亡检测试剂盒MeilunbioMA0223
EthD-IIIBiotium40050
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜----
AI800数字成像仪General Electric--
TRIzol试剂----
RevertAid逆转录酶Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green实时荧光定量PCR系统Takara Bio--
CCK-8检测试剂盒Biosharp--
Click-iT™ EdU成像试剂盒Thermo Fisher--
基质胶Corning--
ELISA试剂盒MacklinH980276, H980283, H980361, H980385
DAPIServicebio--
GRAMM-X----
PyMOL----
GROMACS 2024.4----
CHARMM36力场----
TIP3P水模型----
Ribo-Zero™ Gold试剂盒----
Illumina TruSeq链特异性mRNA文库制备试剂盒Illumina--
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
GraphPad Prism 10.0GraphPad 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
动物模型
小鼠品系、性别、年龄、数量、饲养条件;创面大小、位置、制作方法;si-TAK1注射剂量、时间、位点、体积;对照组处理;伤口观察时间点;伤口愈合率计算方法;样本取材时间。
阅读提示:Methods: Animal models
细胞培养与处理
细胞系来源、培养基、血清浓度、抗生素浓度;正常糖和高糖浓度;细胞接种密度;高糖处理时间;培养条件(温度、CO2浓度、湿度)。
阅读提示:Methods: Cell culture
siRNA转染
siRNA序列、转染试剂、转染浓度、转染时间、转染效率验证方法。
阅读提示:Methods: siRNA and lentivirus production and transfection; Supplementary Table S1
细胞死亡检测
TUNEL染色试剂盒、EthD-III染色浓度和时间、PI染色浓度和时间、Hoechst染色浓度;固定、通透、封片等具体步骤。
阅读提示:Methods: TUNEL staining, EthD-III staining, Propidium iodide staining
Western blot
蛋白提取方法、BCA定量、上样量、SDS-PAGE浓度、电泳条件、转膜条件、封闭液、一抗浓度、二抗浓度、孵育时间、显色方法、内参选择。
阅读提示:Methods: Western blot analysis; Figure legends
RT-qPCR
RNA提取方法、cDNA合成试剂、引物序列、PCR循环参数、内参基因。
阅读提示:Methods: Quantitative real-time PCR; Supplementary Table S1
细胞增殖与迁移
CCK-8检测:细胞接种密度、CCK-8溶液体积、孵育时间、检测波长;EdU实验:EdU浓度、孵育时间、检测试剂盒;划痕实验:细胞密度、划痕工具、血清饥饿时间、观察时间点。
阅读提示:Methods: CCK-8 cell proliferation assay, EdU assay, Wound healing assay
血管生成实验
HUVEC细胞来源、培养条件、Matrigel用量、细胞接种密度、孵育时间、管形成定量方法。
阅读提示:Methods: Tube formation assay
ELISA
样本处理(上清或组织裂解)、离心速度、检测试剂盒品牌、孵育时间、洗涤步骤、底物显色、检测波长。
阅读提示:Methods: Enzyme-linked immunosorbent assay
分子机制验证
分子对接软件和参数、蛋白结构来源、分子动力学模拟力场、水模型、离子浓度、模拟时间、分析指标。
阅读提示:Methods: Molecular docking analysis, Molecular dynamics simulation
RNA测序
总RNA提取、RNA纯度标准、rRNA去除试剂盒、cDNA文库构建试剂盒、测序平台、测序深度、数据分析流程(比对、定量、差异分析参数)。
阅读提示:Methods: RNA sequencing