凋亡信号调节激酶1调节免疫介导的血小板减少症、血栓形成和全身性休克

Apoptosis signal-regulating kinase 1 regulates immune-mediated thrombocytopenia, thrombosis, and systemic shock

作者信息Pravin Patel, Noor F Shaik, Yuhang Zhou, Kalyan Golla, Steven E McKenzie, Ulhas P Naik
PMID32767736
发布时间2020-11
DOI10.1111/jth.15049

实验完整度

高

包含人血小板体外实验(抑制剂处理)、转基因小鼠模型(Ask1敲除)、体内ITT模型、微流控血栓形成实验和多种机制验证(Western blot、ELISA、流式细胞术)。

主要模型

人血小板(体外) hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−转基因小鼠(体内ITT模型)

重点核对

ASK1抑制剂GS-4997(10 μM)对人血小板聚集的影响 hFcR/Ask1−/−小鼠血小板对抗-mCD9的聚集、JON/A结合及P-选择素表达 抗-mCD9剂量(5-50 μg/20 g体重)诱导的血小板减少症和休克症状评分 体内血栓形成模型(抗-mGPIX-800CW标记血小板,抗-mCD9 50 μg/20 g) 微流控实验中全血处理(1 mM阿司匹林、500 ng/mL抗-mCD9、800 s-1剪切率)

摘要

背景:免疫复合物(ICs)与血小板结合并通过FcγRIIA激活血小板,导致患者出现血小板减少症以及形成闭塞性血栓的风险增加。虽然血小板已被证明介导IC诱导的病理,但其机制尚未完全阐明。我们发现凋亡信号调节激酶1(ASK1)存在于人和小鼠血小板中,并增强许多血小板功能。目的:在此我们旨在研究ASK1在体外调节IC介导的血小板功能以及在体内小鼠模型中调节IC诱导的病理中的作用。方法:使用用ASK1特异性抑制剂处理的人血小板和来自FCGR2A/Ask1-/-转基因小鼠的血小板,我们在体外和体内检测了由模型IC诱导的各种血小板功能。结果:我们发现,在抗hCD9或IV.3+GAM交联FcγRIIA后,人血小板中的ASK1被激活。虽然ASK1的基因缺失或抑制显著减弱了抗CD9诱导的血小板聚集,但典型的FcγRIIA信号靶标Syk和PLCγ2的激活不受影响。我们进一步发现,在Ask1缺失的转基因小鼠血小板中,抗mCD9诱导的cPla2磷酸化和TxA2生成被延迟,导致δ颗粒分泌减少。在体内,Ask1的缺失保护FCGR2A转基因小鼠免受抗mCD9注射后的血小板减少症、血栓形成和全身性休克。在全血微流控中,Ask1增强了血小板在纤维蛋白原上的粘附和血栓形成。结论:这些发现表明,ASK1抑制可能是治疗IC诱导的休克和其他免疫介导的血栓性疾病的一个潜在靶点。

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
ASK1在免疫复合物介导的血小板活化以及免疫介导的血小板减少症、血栓形成和全身性休克中的作用是什么?
核心机制
ASK1通过调节下游cPLA2磷酸化和TxA2生成,进而促进δ颗粒分泌(包括5-羟色胺释放),并可能通过调节P2Y12信号,增强血小板活化,从而介导免疫复合物诱导的血小板减少症、血栓形成和休克。
主要证据
体外实验中,ASK1抑制剂GS-4997或Ask1敲除减弱抗-CD9诱导的血小板聚集,而不影响Syk/PLCγ2磷酸化,且延迟cPLA2磷酸化和TxA2生成;体内实验中,Ask1缺失保护hFcR小鼠免受抗-mCD9诱导的血小板减少症、休克和肺血栓栓塞。
研究意义
提示ASK1可能是治疗免疫复合物诱导的休克和其他免疫介导的血栓性疾病的潜在靶点。

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

检测FcγRIIA介导的ASK1/p38激活

验证FcγRIIA信号是否能激活血小板中ASK1及其下游p38。

人血小板用抗-hCD9或IV.3+GAM刺激,在不同时间点裂解,通过Western blot检测ASK1(T845)、Syk(Y525/526)和p38(T180/Y182)磷酸化。

2

评估ASK1抑制对血小板聚集的影响

确定ASK1是否调节FcγRIIA介导的血小板聚集。

人血小板用不同浓度GS-4997(1-10 μM)预处理,然后分别用阈值浓度的抗-hCD9或IV.3+GAM刺激,记录聚集曲线和滞后时间。

3

在转基因小鼠血小板中验证Ask1功能

验证Ask1敲除对FcγRIIA介导的血小板聚集、整合素激活和α颗粒分泌的影响。

分离hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−小鼠血小板,用抗-mCD9刺激,检测聚集、JON/A结合和P-选择素表达。

4

检测ASK1对TxA2生成和cPLA2磷酸化的影响

探究ASK1是否通过调节cPLA2磷酸化影响TxA2生成。

hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−血小板用抗-mCD9刺激,在不同时间点收集上清检测TxA2,同时裂解细胞进行Western blot检测cPLA2(S505)和p38(T180/Y182)磷酸化。

5

评估Ask1敲除对IT和休克的影响

验证Ask1在体内调节免疫复合物诱导的血小板减少症和休克中的作用。

hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−小鼠注射不同剂量抗-mCD9,在不同时间点检测血小板计数,并评估休克症状和运动距离。

6

检测Ask1对5-羟色胺分泌的影响

探究Ask1是否通过TxA2调节δ颗粒分泌(5-羟色胺)。

hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−血小板用抗-mCD9(450和500 ng/mL)刺激,检测5-羟色胺分泌量,并在部分实验中用阿司匹林预处理以抑制TxA2生成。

7

评估Ask1敲除对体内血栓形成的影响

验证Ask1在免疫复合物诱导的肺血栓栓塞中的作用。

用荧光标记的抗-mGPIX IgG标记血小板,注射抗-mCD9(50 μg/20 g)诱导血栓,30分钟后取肺检测荧光强度。

8

全血微流控血栓形成实验

验证Ask1在流动条件下调节血小板粘附和血栓形成。

从hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−小鼠采集全血,用阿司匹林或对照预处理,加入抗-mCD9和DiOC6,灌注到纤维蛋白原包被的通道中,检测荧光强度覆盖率和血栓大小。

9

检测体内凝血酶生成

验证Ask1是否影响体内凝血酶生成。

注射抗-mCD9后1小时,采集血浆检测TAT复合物浓度。

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
抗小鼠CD9抗体BD Pharmingen553758
抗人CD9抗体Beckman CoulterIM0117
抗人FcγRIIA抗体Stemcell Technologies60012
山羊抗小鼠IgGSigmaSAB3701127
FITC偶联抗小鼠CD62p抗体BD Pharmingen561923
FITC偶联抗小鼠CD41抗体BD Pharmingen553848
FITC偶联膜联蛋白VBD Pharmingen556419
PE偶联抗小鼠GPVI抗体R&D SystemsFAB6758P
PE偶联JON/A抗体Emfret Analytics--
抗小鼠GPIX抗体Emfret AnalyticsM051-0
5-羟色胺ELISA试剂盒ENZOADI-900-175
小鼠凝血酶-抗凝血酶复合物ELISA试剂盒AbcamAb137994
司隆替尼(GS-4997)NCATS Pharmaceutical CollectionNCGC00479176-01
乙酰水杨酸(阿司匹林)VetOne510016
肝素----
DiOC6Sigma--
EDTA涂层微量毛细管Drummond Scientific Company1-000-1000
EDTA涂层样本管Sarstedt AG & Co.20.1288.100
LumiGLO化学发光底物Cell Signaling7003
ChemiDoc成像系统Bio-Rad Laboratories17001401
Image J软件NIH--
EVOS显微镜Thermo Scientific--
Hemavet 950血细胞分析仪Drew Scientific--
Tracker 4软件Douglas Brown--
LI-COR Odyssey扫描仪LI-COR--
BD Accuri C6流式细胞仪BD--
Chrono-Log发光聚集仪Chrono-Log--

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
血小板制备
人血小板采自健康志愿者(13名,6女),小鼠为8-12周龄hFcR/Ask1+/+和hFcR/Ask1−/−(C57BL/6背景)
阅读提示:Methods: Platelet Preparation
血小板聚集实验
洗涤血小板浓度(2×10^8/mL),抗-hCD9阈值剂量(100-1200 ng/mL),IV.3浓度(3 μg/mL),GAM浓度(12 μg/mL),GS-4997预处理浓度(1-10 μM)
阅读提示:Methods: Platelet Aggregation; Results: 图2
Western blot
血小板浓度(人4×10^8/mL,鼠2×10^8/mL),刺激条件,抗体浓度,显影方法
阅读提示:Methods: Western blotting; 图1和图4
体内ITT模型
抗-mCD9剂量(5-50 μg/20 g体重),给药途径(眼眶后注射),时间点(0-1小时或30分钟),血小板计数方法,休克评估标准
阅读提示:Methods: In Vivo Models of ITT; Results: 图5
微流控血栓形成
全血抗凝(heparin 2 U/mL, PPACK 40 μM),稀释(1:2),阿司匹林预处理(1 mM,30分钟),DiOC6标记,抗-mCD9浓度(500 ng/mL),纤维蛋白原包被(200 μg/mL),剪切率(800 s-1),灌注时间(3分钟)
阅读提示:Methods: Whole Blood Microfluidics; Results: 图6B
5-羟色胺分泌
血小板浓度(2×10^8/mL),抗-mCD9浓度(450和500 ng/mL),阿司匹林预处理(1 mM,30分钟),刺激时间(10分钟)
阅读提示:Methods: Serotonin Secretion; Results: 图5C
TxA2生成检测
抗-mCD9浓度(500 ng/mL),时间点(0-10分钟)
阅读提示:Methods: TxA2 generation (未单独列出,结果部分描述); Results: 图4A