CLIC4通过介导PAR1信号调节RhoA,调控内皮屏障控制

CLIC4 Regulates Endothelial Barrier Control by Mediating PAR1 Signaling via RhoA

作者信息Matthew L Kleinjan, De Yu Mao, L A Naiche, Jagdish Chandra Joshi, Ahana Gupta, Jordan J Jesse, Daniel D Shaye, Dolly Mehta, Jan Kitajewski
PMID37317855
发布时间2023-08
DOI10.1161/ATVBAHA.123.319206

实验完整度

包含HUVEC细胞实验(shRNA敲低、G-LISA、FRET、TEER、免疫印迹)和Clic4内皮特异性敲除小鼠模型(视网膜血管生成、肺血管通透性)等多层级验证,并有明确功能与机制验证。

主要模型

人脐静脉内皮细胞(HUVEC) Clic4内皮特异性敲除小鼠(Clic4ECKO) 小鼠视网膜血管发育模型 小鼠肺微血管通透性模型

重点核对

HUVEC中CLIC4或CLIC1的shRNA敲低效率 凝血酶处理浓度(4 U/mL)和时间(5分钟) G-LISA和FRET检测RhoA活性的时间点 小鼠内皮特异性Clic4缺失的诱导方案(他莫昔芬) PAR1激活肽(TFLLRN)的剂量(1 mg/kg)和给药方式(静脉注射)

摘要

背景:内皮氯化物胞内通道蛋白CLIC1和CLIC4是G蛋白偶联受体(GPCRs)鞘氨醇-1-磷酸(S1P)R1和S1PR3激活小GTPases Rac1和RhoA所必需的。为了确定CLIC1和CLIC4是否在其他内皮GPCR通路中起作用,我们评估了CLIC在凝血酶信号传导中的作用,涉及凝血酶调节的蛋白酶激活受体1(PAR1)和下游效应因子RhoA。方法:我们评估了CLIC1和CLIC4在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中对凝血酶反应重新定位到细胞膜的能力。我们通过敲低(KD)每种CLIC蛋白的表达来检查CLIC1和CLIC4在HUVEC中的功能,并比较了对照组和CLIC KD HUVEC中凝血酶介导的RhoA或Rac1激活、ezrin/radixin/moesin(ERM)磷酸化和内皮屏障调节。我们生成了条件性Clic4小鼠等位基因,并检查了内皮特异性缺失Clic4的小鼠中PAR1介导的肺微血管通透性和视网膜血管生成。结果:凝血酶促进了CLIC4而非CLIC1重新定位到HUVEC膜。HUVEC中敲低CLIC4减少了凝血酶介导的RhoA激活、ERM磷酸化和内皮屏障破坏。敲低CLIC1并未减少凝血酶介导的RhoA活性,但延长了凝血酶对RhoA和内皮屏障的反应。内皮特异性缺失Clic4的小鼠中,PAR1激活肽诱导的肺水肿和微血管通透性降低。结论:CLIC4是内皮PAR1信号的关键效应因子,是培养内皮细胞和小鼠肺内皮中RhoA介导的内皮屏障破坏所必需的。CLIC1对凝血酶介导的屏障破坏并不关键,但有助于凝血酶处理后屏障恢复阶段。

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
内皮CLIC1和CLIC4是否参与凝血酶-PAR1信号通路,并调控RhoA介导的内皮屏障功能?
核心机制
CLIC4是PAR1信号传导的关键效应因子,位于RhoA上游,通过促进凝血酶介导的RhoA激活,进而调控ERM磷酸化和内皮屏障破坏。CLIC1不参与RhoA激活,但可能通过影响S1P通路参与屏障恢复阶段。
主要证据
HUVEC中CLIC4敲低降低凝血酶诱导的RhoA激活(G-LISA和FRET检测)和屏障破坏(TEER检测);Clic4内皮特异性敲除小鼠中,PAR1激活肽引起的肺水肿和血管通透性增加被抑制。
研究意义
揭示了CLIC4作为PAR1信号通路新效应因子调控内皮屏障的机制,表明CLIC蛋白是GPCR信号调控Ras家族小GTPase的重要介质,为血管健康相关疾病(如肺动脉高压)提供潜在治疗靶点。

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

验证CLIC蛋白在凝血酶刺激下的膜转位

确定凝血酶信号是否调节CLIC1和CLIC4的亚细胞定位

用HA标记的CLIC1或CLIC4表达HUVEC,凝血酶处理不同时间(0-10分钟),固定后免疫染色,共聚焦显微镜观察和量化质膜定位。

2

敲低CLIC1和CLIC4并验证PAR1表达

评估CLIC敲低对PAR1表达的影响,确保敲低特异性

使用shRNA慢病毒稳定敲低HUVEC中的CLIC1或CLIC4,通过Western blot验证敲低效率及PAR1表达水平。

3

检测凝血酶依赖的RhoA激活

确定CLIC1和CLIC4对凝血酶诱导的RhoA激活的影响

使用G-LISA和RhoA FRET传感器实时检测HUVEC中凝血酶诱导的RhoA活性变化。

4

检测凝血酶诱导的ERM磷酸化

评估CLIC敲低对凝血酶介导的ERM磷酸化的影响

HUVEC敲低CLIC1或CLIC4,凝血酶处理5分钟,Western blot检测磷酸化ERM水平。

5

评估内皮屏障功能(TEER)

确定CLIC1和CLIC4对凝血酶诱导的内皮屏障破坏和恢复的影响

使用ECIS系统监测HUVEC单层跨内皮电阻(TEER)在凝血酶处理后的变化,记录4小时。

6

生成并验证内皮特异性Clic4敲除小鼠

建立条件性Clic4敲除小鼠模型,验证敲除效率

使用EUCOMM的Clic4tm1a ES细胞生成Clic4flox小鼠,与Cdh5-CreERT2杂交获得内皮特异性敲除(Clic4ECKO),他莫昔芬诱导敲除,Western blot验证肾脏(全身敲除)和内皮中CLIC4蛋白减少。

7

视网膜血管发育和屏障评估

评估内皮Clic4缺失对生理性血管生成和屏障完整性的影响

P5小鼠视网膜,分析血管生长、密度、分支、尖端细胞数量,以及VE-cadherin覆盖和荧光白蛋白渗漏。

8

PAR1介导的肺微血管通透性评估

确定内皮Clic4是否在体内对PAR1诱导的肺血管通透性必不可少

P42小鼠,注射PAR1激活肽(TFLLRN)或对照,30分钟后收集肺组织,测量肺湿/干比和肺实质中伊文思蓝标记白蛋白的积累。

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
内皮细胞生长培养基-2Lonza--
大鼠尾I型胶原Corning--
DMEM培养基Gibco--
人α-凝血酶Enzyme Research LaboratoriesHT1002a
Alexa Fluor 488Invitrogen--
Alexa Fluor 647Invitrogen--
抗CLIC1抗体NovusH00001192-M01
抗CLIC4抗体NovusNBP1-85574
抗微管蛋白抗体Sigma-AldrichT6074
抗ERM抗体Cell Signaling Technology3142
抗磷酸化ERM抗体Cell Signaling Technology3141
抗PAR1抗体BiossBS-0828R
抗HA抗体Cell Signaling Technology3724
抗VE-钙黏蛋白抗体Cayman Chemical160840
shRNA慢病毒载体MilliporeSigma--
pVSVG质粒----
pMDLg/pRRE质粒----
pRSV-Rev质粒----
pCCL载体----
pLKO载体----
RFP对照载体----
ECIS 8孔阵列板Applied Biophysics--
ECIS仪器(型号1600R)Applied Biophysics1600R
RhoA G-LISA激活检测试剂盒CytoskeletonBK124
8孔腔室载玻片ibidi--
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
含DAPI的抗淬灭封片剂VectashieldH-1200
蔡司LSM880共聚焦显微镜ZeissLSM880
Hank's平衡盐溶液----
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific--
增强化学发光检测试剂GE Healthcare--
BioRad成像仪BioRad--
他莫昔芬----
生物素化异凝集素IB4Vector LaboratoriesB-1205
大鼠抗小鼠VE-钙黏蛋白BD Bioscience555289
白蛋白-Alexa Fluor 488----
伊文思蓝----

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
HUVEC分离和培养条件:培养基、胶原包被、传代数
阅读提示:Methods: Primary cells and cell culture
CLIC敲低
shRNA靶序列、慢病毒包装和感染条件
阅读提示:Methods: Gene silencing and overexpression, Lentivirus-mediated stable expression
凝血酶刺激
凝血酶浓度、处理时间、血清饥饿条件
阅读提示:Methods: G-LISA, Immunofluorescence, TEER, Immunoblotting
G-LISA检测
RhoA G-LISA试剂盒使用方法、细胞数、裂解时间
阅读提示:Methods: G-LISA small GTPase activation assays
FRET成像
RhoA或Rac1 FRET传感器构建、病毒感染、成像条件
阅读提示:Methods: Live RhoA and Rac1 FRET measurements in HUVEC
TEER测定
ECIS板涂层、细胞密度、血清饥饿时间、电阻记录频率和时长
阅读提示:Methods: Trans-endothelial electrical resistance (TEER) assay
小鼠模型
Clic4flox小鼠构建和基因型、他莫昔芬诱导方案
阅读提示:Methods: Generation of Clic4flox transgenic mice, Assessment of murine neonatal retinal angiogenesis
视网膜表型
P5视网膜收集、染色、定量参数(血管生长、尖端细胞等)
阅读提示:Methods: Assessment of murine neonatal retinal angiogenesis and vascular permeability, Figure 5
肺通透性
P42小鼠处理、PAR1激活肽剂量、肺湿/干比和EBA测定方法
阅读提示:Methods: Assessment of lung edema and vascular permeability, Figure 5