CD70表达调节内皮细胞中的一氧化氮和氧化还原状态

Expression of CD70 Modulates Nitric Oxide and Redox Status in Endothelial Cells

作者信息Arvind K Pandey, Markus Waldeck-Weiermair, Quinn S Wells, Wusheng Xiao, Shambhu Yadav, Emrah Eroglu, Thomas Michel, Joseph Loscalzo
PMID35924558
发布时间2022-09
DOI10.1161/ATVBAHA.122.317866

实验完整度

包含体外细胞模型(HAEC/HPAEC)、siRNA敲低与过表达功能验证、生物传感器实时检测、表达分析、全表型组关联分析和机制探索。

主要模型

人主动脉内皮细胞 人肺动脉内皮细胞

重点核对

CD70敲低效率(>90% mRNA抑制)和过表达验证 eNOS蛋白和mRNA表达变化 实时NO(c-geNOp)、H2O2(Hyper7.2)和钙成像 PheWAS分析中SNP rs11458827与血管疾病的关联

摘要

背景:内皮功能障碍是心血管疾病发病机制中的关键组成部分,与一氧化氮水平及氧化应激密切相关。在此,我们报道了内皮细胞CD70表达与NO和活性氧种类变化相关的新发现。方法:在人主动脉和肺动脉内皮细胞中通过基因操作改变CD70表达。使用基因编码的生物传感器测量细胞内NO和过氧化氢,并评估细胞表型。结果:一项无偏的全表型组关联研究表明,CD70的多态性与血管表型相关。经CD70靶向小干扰RNA处理的内皮细胞显示出伤口闭合受损、激动剂刺激的NO水平降低和eNOS蛋白减少。这些变化伴随着NO生物活性降低、3-硝基酪氨酸水平升高以及eNOS结合伴侣热休克蛋白90的减少。经硫氧还蛋白抑制剂金诺芬或激动剂组胺处理后,细胞质、质膜小窝和线粒体中的细胞内H2O2水平升高达80%。NADPH氧化酶1复合物和gp91phox的表达增加;铜/锌和锰超氧化物歧化酶的表达也升高。CD70敲低降低了H2O2清除剂过氧化氢酶的水平;相反,谷胱甘肽过氧化物酶1的表达和活性增加。CD70过表达增强了内皮伤口闭合,增加了NO水平,并减弱了TNFα诱导的eNOS mRNA减少。结论:综上所述,这些数据确立了CD70在内皮NO和活性氧稳态中的新型调节蛋白作用,对人类血管疾病具有意义。

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
CD70在内皮细胞中是否调节一氧化氮和活性氧稳态,从而影响血管功能?
核心机制
CD70缺失导致eNOS表达降低,Hsp90水平下降,NO产生和生物活性减少;同时NOX1/2表达增加,SOD1/2升高,过氧化氢酶降低,导致细胞内超氧化物和H2O2水平升高。
主要证据
在人主动脉和肺动脉内皮细胞中,siRNA敲低CD70导致eNOS和Hsp90蛋白减少、NO水平降低、3-硝基酪氨酸增加、H2O2升高、抗氧化酶改变;过表达CD70增强伤口愈合、增加NO和eNOS mRNA。
研究意义
CD70可能成为调节内皮细胞NO水平和生物活性的监测及治疗靶点,与人类血管疾病相关。

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

全表型组关联分析

评估CD70遗传变异与人类血管疾病表型的关联。

使用BioVU生物库中12,834名欧洲裔成年人的基因型数据,对CD70 SNP rs11458827进行PheWAS分析,关联表型为“外周血管疾病,未特指”。

2

CD70敲低实验

确定CD70缺失对内皮细胞功能的影响。

使用siRNA敲低HAEC和HPAEC中的CD70,评估伤口愈合、eNOS表达、NO水平、ROS水平及相关蛋白变化。

3

CD70过表达实验

确定CD70过表达对内皮功能的影响,及其对TNFα诱导的eNOS下调的抑制作用。

使用mCherry标记的CD70过表达质粒转染HPAECs,评估伤口愈合、NO水平和eNOS表达,并在TNFα处理下检测eNOS mRNA。

4

机制研究

阐明CD70调节NO和ROS的分子机制。

检测eNOS、Hsp90、NOX1、gp91phox、SOD1/2、过氧化氢酶、GPx1的表达和活性,并进行实时NO、H2O2和钙成像。

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
EBM-2培养基Lonza--
EGM-2添加剂Lonza--
肿瘤坏死因子-αR&D Biosystems--
无糖培养基Cell Biologics--
OnTARGETplus短干扰RNA智能池DharmaconL-009952-00-0005
OnTARGETplus非靶向乱序对照siRNADharmaconD-001810-10-05
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Life Technologies--
RIPA裂解液----
NP-40裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物ThermoFisher Scientific--
去污剂兼容的Lowry测定Bio-Rad--
Trans-Blot Turbo系统Bio-Rad--
3-硝基酪氨酸抗体Cell Signaling Technology9691
过氧化氢酶抗体Athens Research and Technology01-05-030000
小窝蛋白-1抗体Cell Signaling Technology3267
CD70抗体R&D SystemsAF-2738
eNOS抗体Cell Signaling Technology32027
gp91phox抗体Santa Cruz Biotechnologysc-130543
GPx1抗体MBL InternationalM015-3
Hsp90抗体Cell Signaling Technology4877
mCherry抗体Cell Signaling Technology43590
NOX1抗体Proteintech17772-1-AP
SOD1抗体Cell Signaling Technology4266
SOD2抗体Cell Signaling Technology13141
抗小鼠二抗Cell Signaling Technology7076
抗兔二抗Cell Signaling Technology7074
抗山羊二抗Abcamab205723
WesternBright增强化学发光试剂盒Advansta--
ChemiDoc成像系统Bio-Rad--
谷胱甘肽过氧化物酶活性检测试剂盒Cayman Chemical--
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤----
三磷酸腺苷----
cGMP酶联免疫吸附测定试剂盒Enzo Life Sciences--
硝酸盐/亚硝酸盐检测试剂盒Cayman Chemical--
RNeasy小提试剂盒Qiagen--
NanoDrop One系统ThermoFisher Scientific--
高容量cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems--
TaqMan通用PCR试剂盒ThermoFisher Scientific--
7900HT快速实时PCR仪Applied Biosystems--
Illumina多民族基因分型芯片(MEGAEX)Illumina--
尼康TE2000-S显微镜Nikon--
ImageJ软件----
表达c-geNOp的腺病毒载体----
Fura-2 AMThermoFisher Scientific--
Hyper7.2生物传感器质粒----
Lipofectamine 3000转染试剂Life Technologies--
二氢乙啶ThermoFisher--
甲萘醌----
聚乙二醇化超氧化物歧化酶Sigma-Aldrich--
Q5高保真DNA聚合酶New England Biolabs--
pcDNA3.1(-)载体----
快速连接试剂盒New England Biolabs--

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
细胞培养
细胞类型(HAECs/HPAECs)和代数;培养基和补剂;培养条件(37°C, 5% CO2, 95%湿度);TNF-α浓度和处理时间;低氧处理条件
阅读提示:Methods: Cell Culture
siRNA敲低
siRNA序列或目录号;转染试剂;转染后分析时间(2-4天)
阅读提示:Methods: siRNA Treatment
实时NO成像
c-geNOp腺病毒MOI;成像缓冲液成分;ATP刺激浓度;成像参数(激发/发射波长)
阅读提示:Methods: Real-Time NO, Calcium, and Hydrogen Peroxide Imaging
实时H2O2成像
Hyper7.2质粒靶向(胞质、小窝、线粒体);转染方法;激动剂(金诺芬或组胺)浓度;成像参数
阅读提示:Methods: Real-Time NO, Calcium, and Hydrogen Peroxide Imaging
PheWAS分析
队列样本量(12,834);基因分型芯片;表型定义;统计模型(逻辑回归调整年龄性别);多重检验校正方法
阅读提示:Methods: Phenome Wide Association Study