巨噬细胞NCOR1缺陷改善小鼠心肌梗死和新内膜增生

Macrophage NCOR1 Deficiency Ameliorates Myocardial Infarction and Neointimal Hyperplasia in Mice

作者信息Lin-Juan Du, Jian-Yong Sun, Wu-Chang Zhang, Yong-Li Wang, Hong Zhu, Ting Liu, Ming-Zhu Gao, Chen Zheng, Yu-Yao Zhang, Yuan Liu, Yan Liu, Shuai Shao, Xue-Qing Zhang, Qibin Leng, Johan Auwerx, Sheng-Zhong Duan
PMID32720575
发布时间2020-08-04
DOI10.1161/JAHA.120.015862

实验完整度

研究包含体外细胞实验(原代巨噬细胞、VSMCs)、体内动物模型(MI模型、股动脉导丝损伤模型)及组织学、流式、分子生物学等多层级验证,并明确验证了功能(炎症、增殖)与机制(信号通路、细胞周期)。

主要模型

巨噬细胞Ncor1敲除(MNKO)小鼠 心肌梗死(MI)小鼠模型(冠状动脉结扎) 股动脉导丝损伤小鼠模型 原代腹腔巨噬细胞

重点核对

MI模型中,MNKO组相比LC组梗死面积减小(第7天),心功能改善(LVEF、LVFS、LVIDs、LVIDd) 股动脉导丝损伤模型中,MNKO组内膜面积和内膜/中膜比值减小 MI后第3天心脏缺血区炎症基因表达降低(Il1b、Il6等) MI后第7天心脏巨噬细胞(MAC2+、CD68+)及增殖(BrdU+、KI67+)减少 体外IL-1β或IL-6刺激下,MNKO巨噬细胞炎症基因表达降低,STAT1、P38、P65、IKKβ磷酸化减弱

摘要

背景:NCOR1(核受体辅抑制因子1)是基因转录的重要辅调节因子。已有研究表明巨噬细胞中的NCOR1在代谢调控中发挥重要作用。然而,巨噬细胞NCOR1在心肌梗死(MI)或血管导丝损伤反应中的功能尚未阐明。方法与结果:本研究利用巨噬细胞Ncor1基因敲除小鼠结合MI小鼠模型,证明巨噬细胞NCOR1缺陷显著减小MI后的梗死面积并改善心功能。此外,在动脉导丝损伤小鼠模型中,巨噬细胞NCOR1缺陷显著抑制新内膜增生和血管重塑。在MI和动脉导丝损伤后,巨噬细胞Ncor1敲除小鼠心脏和动脉中的炎症和巨噬细胞增殖显著减弱。来自巨噬细胞Ncor1敲除小鼠的培养原代巨噬细胞在白细胞介素-1β、白细胞介素-6或脂多糖刺激下表现出较低的炎症基因表达,同时信号转导与转录激活因子1和核因子-κB等炎症信号级联的激活显著减少。此外,与对照细胞相比,巨噬细胞Ncor1敲除巨噬细胞在培养中增殖能力显著降低,细胞周期进程受抑。结论:总之,我们的数据表明NCOR1是巨噬细胞炎症和增殖的关键调节因子,巨噬细胞中NCOR1缺陷可减轻MI和新内膜增生。因此,巨噬细胞NCOR1可能作为MI和再狭窄的潜在治疗靶点。

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
巨噬细胞NCOR1在心肌梗死和血管损伤导致的再狭窄中发挥什么作用,以及其如何影响巨噬细胞表型?
核心机制
NCOR1缺陷抑制巨噬细胞炎症信号通路(STAT1和NF-κB)的激活,并通过抑制细胞周期进程(下调CyclinB1、CyclinD1、CyclinD2,上调P21)及影响AKT和ERK1/2磷酸化来抑制巨噬细胞增殖。
主要证据
MI模型和股动脉导丝损伤模型中,MNKO小鼠炎症减轻、巨噬细胞增殖减少、梗死面积和新生内膜减小;体外IL-1β/IL-6/LPS刺激实验显示MNKO巨噬细胞炎症基因表达和信号通路激活降低;细胞周期分析显示S/G2/M期细胞减少。
研究意义
巨噬细胞NCOR1是心肌梗死和再狭窄的潜在治疗靶点。

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

构建巨噬细胞Ncor1敲除小鼠

特异性敲除巨噬细胞中的Ncor1基因,为研究其功能奠定基础。

将Ncor1flox/flox小鼠与LysMcre转基因小鼠交配,获得Ncor1flox/flox;LysMcre(MNKO)小鼠和Ncor1flox/flox(LC)小鼠;通过qRT-PCR和western blot验证敲除效率。

2

心肌梗死模型建立与心功能评估

评估巨噬细胞NCOR1缺陷对MI后心脏损伤和功能的影响。

对LC和MNKO小鼠实施左前降支冠状动脉永久结扎,术后1周通过超声心动图检测心功能,Masson染色评估梗死面积。

3

心肌炎症及巨噬细胞检测

评估巨噬细胞NCOR1缺陷对MI后心脏炎症和巨噬细胞增殖的影响。

术后第3天qRT-PCR检测缺血区炎症基因表达;术后第7天免疫荧光染色检测MAC2、CD68、BrdU,流式细胞术检测F4/80+和KI67+巨噬细胞。

4

股动脉导丝损伤模型建立与组织学分析

评估巨噬细胞NCOR1缺陷对血管损伤后新生内膜形成的影响。

对小鼠右股动脉实施导丝损伤,术后28天取股动脉进行HE染色评估内膜面积和内膜/中膜比,免疫荧光检测α-SMA和MAC2、BrdU。

5

体外巨噬细胞炎症反应检测

探究NCOR1缺陷对巨噬细胞炎症反应的直接影响。

分离LC和MNKO小鼠腹膜巨噬细胞,用IL-1β或IL-6处理,qRT-PCR检测炎症基因表达,Western blot检测信号通路蛋白磷酸化。

6

体外巨噬细胞增殖及细胞周期检测

探究NCOR1缺陷对巨噬细胞增殖和细胞周期进程的影响。

用L929条件培养基刺激腹膜巨噬细胞,通过免疫荧光检测KI67、BrdU,Western blot检测PCNA,流式细胞术分析细胞周期。

7

VSMCs迁移和增殖实验

探究NCOR1缺陷巨噬细胞对血管平滑肌细胞迁移和增殖的影响。

收集IL-1β处理过的LC和MNKO巨噬细胞条件培养基,用于刺激VSMCs,通过KI67染色和Transwell实验检测VSMCs增殖与迁移。

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
5-溴脱氧尿嘧啶核苷Sigma-AldrichB5002
RPMI1640培养基Life Technologies/Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素-链霉素----
DMEM/F12培养基Life Technologies/Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Gibco/Thermo Fisher Scientific--
白细胞介素-1βPeproTech--
白细胞介素-6PeproTech--
导丝Cook Inc--
胶原酶IIWorthington--
胶原酶IVWorthington--
脱氧核糖核酸酶IAppliChem--
温和磁激活细胞分选解离系统Miltenyi Biotec--
70微米细胞过滤器BD Biosciences--
转录因子染色缓冲液套装eBioscience--
Fc受体阻断剂Biolegend101320
CD45-PE-Cy7抗体eBioscience25-0451-81
CD11B-FITC抗体eBioscience11-0112-82
F4/80-APC抗体eBioscience17-4801-82
KI67-PE抗体eBioscience12-5698-80
LY6G-APC抗体BD Biosciences560593
LY6C-PE抗体BD Biosciences560599
正常山羊血清----
Triton X-100----
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Boster bio-techBM0002
抗BrdU抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32323
抗KI67抗体Cell Signaling Technology9129
抗MAC2抗体eBioscience14-5301-81
抗CD68抗体Bio-RadMCA1957GA
二抗Thermo Fisher ScientificA11007 or A11008
DAPIThermo Fisher ScientificP36931
24孔细胞培养小室Corning Inc.--
结晶紫Sigma-Aldrich--
碘化丙啶Sigma-Aldrich--
核糖核酸酶A----
Quanta SC流式细胞仪Beckman--
NCOR1抗体Cell Signaling Technology5948
p-STAT1(Ser727)抗体Cell Signaling Technology9177
STAT1抗体Cell Signaling Technology9172
p-P38抗体Cell Signaling Technology4511
P38抗体Cell Signaling Technology9212
p-P65抗体Cell Signaling Technology3031
P65抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8008
p-IKKβ抗体Cell Signaling Technology2697
IKKβ抗体Cell Signaling Technology2678
PCNA抗体Abcamab29
α-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT6199
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4967
细胞周期蛋白B1抗体AbwaysCY3250
细胞周期蛋白D1抗体AbwaysCY5404
P21抗体AbwaysCY5543
p-AKT抗体Cell Signaling Technology9271
AKT抗体Cell Signaling Technology9272
p-ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4376
ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
Trizol试剂Life Technologies/Thermo Fisher Scientific--
逆转录试剂盒Takara--
SYBR Green混合液Life Technologies/Thermo Fisher Scientific--
ABI7900HI实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems/Thermo Fisher Scientific--
Vevo2100超声系统VisualSonics--
荧光显微镜----

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
动物模型与分组
小鼠基因型(LC vs MNKO),月龄(2个月),性别(雄性),手术方式(MI:左前降支结扎;股动脉导丝损伤),分组(sham vs MI),样本量(每组5-7只不等)
阅读提示:Methods: Animals and Treatments, MI Mouse Model, Femoral Artery Wire Injury Mouse Model; Figure legends
心功能评估
超声心动图时间点(MI后7天),测量参数(LVEF, LVFS, LVIDs, LVIDd),麻醉条件
阅读提示:Methods: Echocardiography; Figure 1 legend
炎症基因表达检测
组织(心脏缺血区或股动脉),时间点(MI后3天,损伤后7天),基因列表(Il1b, Il6, Cxcl1, Cxcl10, Ccl2, Ccr2等)
阅读提示:Methods: Quantitative RT-PCR; Figure 1E, 3E legends
巨噬细胞检测
组织处理(心脏消化,动脉固定切片),标记物(CD45, CD11B, F4/80, MAC2, CD68),增殖标记(BrdU, KI67),时间点(MI后7天,损伤后21天)
阅读提示:Methods: Flow Cytometry, Immunofluorescence; Figure 2, 3F/G legends
体外细胞实验
巨噬细胞来源(腹膜巨噬细胞),刺激物(IL-1β 10ng/mL, IL-6 20ng/mL, LPS),刺激时间,培养条件(L929 CM),VSMCs培养条件(DMEM/F12, 20% FBS),Transwell迁移时间(12小时)
阅读提示:Methods: Cell Culture, Transwell Assay; Figure 4, 5, 6 legends
细胞周期分析
培养条件(L929 CM),时间点(24, 48小时等),染色(PI),检测方法(流式细胞术),分析软件(Flow Jo)
阅读提示:Methods: Analysis of Cell Cycle; Figure 7A/B legend