血栓反应蛋白-1激活淋巴内皮细胞中的CD47抑制淋巴管生成并促进动脉粥样硬化

CD47 Activation by Thrombospondin-1 in Lymphatic Endothelial Cells Suppresses Lymphangiogenesis and Promotes Atherosclerosis

作者信息Bhupesh Singla, Ravi Varma Aithbathula, Naveed Pervaiz, Ishita Kathuria, Mallory Swanson, Frederick Adams Ekuban, WonMo Ahn, Frank Park, Maxwell Gyamfi, Mary Cherian-Shaw, Udai P Singh, Santosh Kumar
PMID37259865
发布时间2023-07
DOI10.1161/ATVBAHA.122.318904

实验完整度

文献包含Western blot、免疫染色、细胞功能实验(增殖、迁移、管形成)、Matrigel plug体内模型及LEC特异性基因敲除小鼠动脉粥样硬化模型等多层次验证,并进行了机制研究。

主要模型

人皮肤淋巴内皮细胞(HLEC) 人主动脉内皮细胞(HAoEC) 小鼠原代肺淋巴内皮细胞 小鼠动脉粥样硬化模型(AAV8-PCSK9注射+Western diet) 小鼠Matrigel plug淋巴管生成模型

重点核对

TSP1浓度及处理时间(11 nM和22 nM,4小时或16小时) VEGF-C浓度及刺激时间(100 ng/mL,15分钟) CD47 siRNA敲低效率及处理时间(48小时) 小鼠品系及基因型(C57BL/6J,Cd47f/fLyve-1 Cre+/−) AAV8-PCSK9注射剂量(1×10^11 viral genomes,IP)及Western diet喂养周期(16周)

摘要

背景:TSP1(血栓反应蛋白-1)——一种众所周知的血管生成抑制剂——通过与其细胞表面受体CD36和CD47相互作用介导不同效应。然而,TSP1在调节淋巴管生成中的作用尚不清楚。我们之前的研究提示细胞特异性CD47阻断在限制动脉粥样硬化中的重要性。此外,我们的实验揭示CD47是淋巴内皮细胞(LEC)中TSP1的主要受体。由于淋巴管与动脉粥样硬化功能相关,我们旨在研究LEC TSP1-CD47信号传导抑制对淋巴管生成和动脉粥样硬化的影响。方法:利用小鼠动脉粥样硬化及非动脉粥样硬化动脉,通过Western blotting和免疫染色检测TSP1表达。使用LEC特异性敲除小鼠确定LEC Cd47在淋巴管生成和动脉粥样硬化中的体内作用。采用各种体外细胞实验、体内Matrigel栓植入、分子生物学技术和免疫组织学方法评估潜在信号机制。结果:与对照非动脉粥样硬化组织相比,小鼠动脉粥样硬化主动脉组织中观察到TSP1表达升高。病理浓度的TSP1抑制了体外和体内淋巴管生成。机制上,TSP1抑制VEGF-C诱导的LEC中AKT和eNOS激活,并减弱NO产生。此外,LEC中CD47沉默阻止了TSP1对淋巴管生成AKT-eNOS信号和淋巴管生成的效应。注射动脉粥样硬化倾向AAV8-PCSK9的LEC特异性Cd47敲除小鼠(Cd47ΔLEC)与对照小鼠(Cd47WT)相比,主动脉和主动脉根部的动脉粥样硬化减少。然而,未观察到代谢参数包括体重、血浆总胆固醇水平和空腹血糖的差异。对主动脉根部横截面进行的额外免疫染色实验表明,与对照组相比,Cd47ΔLEC小鼠的淋巴管密度更高。结论:这些发现表明TSP1通过激活LEC中的CD47抑制淋巴管生成,并且LEC Cd47缺失减弱动脉粥样硬化病变形成。总之,这些结果确定LEC CD47是动脉粥样硬化的潜在治疗靶点。

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
TSP1是否通过LEC中的CD47信号抑制淋巴管生成并促进动脉粥样硬化?
核心机制
TSP1通过激活LEC中的CD47,抑制VEGF-C诱导的AKT和eNOS磷酸化,减少NO产生,从而抑制淋巴管生成,并促进动脉粥样硬化形成。
主要证据
体外实验显示TSP1抑制LEC增殖、迁移和管形成,CD47沉默可逆转这些效应;体内实验显示LEC特异性Cd47敲除小鼠动脉粥样硬化病变显著减少,且主动脉根部淋巴管密度增加。
研究意义
本研究首次揭示LEC CD47是动脉粥样硬化的潜在治疗靶点,抑制LEC CD47可能促进动脉淋巴管生成并减轻动脉粥样硬化。

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TSP1在动脉粥样硬化动脉中的表达

验证TSP1表达是否在动脉粥样硬化动脉中升高及其定位。

收集非动脉粥样硬化小鼠和动脉粥样硬化小鼠(Apoe−/−,Western diet 12周)的主动脉组织,通过Western blot和免疫染色检测TSP1表达,并用ORO染色确认病变。

2

体外验证TSP1对淋巴管生成的抑制作用

确定TSP1是否抑制LEC的增殖、迁移和管形成。

使用人原代LEC,通过WST-1增殖实验、Ki67免疫染色、伤口愈合迁移实验和Matrigel管形成实验,评估TSP1(11或22 nM)对VEGF-C(100 ng/mL)诱导的LEC功能的影响。

3

体内验证TSP1对淋巴管生成的抑制作用

在体内模型中确认TSP1抑制淋巴管生成。

采用Matrigel plug实验,将含有VEGF-C或VEGF-C+TSP1的Matrigel皮下注射到野生型小鼠,10天后取出,免疫染色LYVE-1评估淋巴管密度。

4

验证CD47在TSP1抑制淋巴管生成中的作用

确定CD47是否是介导TSP1抗淋巴管生成作用的主要受体。

使用siRNA敲低LEC中的CD47,检测TSP1处理后LEC的增殖、迁移和管形成变化;同时使用CD47阻断抗体进行Matrigel plug实验,检测LYVE-1阳性面积。

5

探究TSP1-CD47信号通路机制

阐明TSP1通过CD47抑制淋巴管生成的分子机制。

处理LEC后,通过Western blot检测AKT、eNOS、ERK1/2磷酸化,以及p53、p21、VEGFR3和epsin 1蛋白水平;检测NO产生和ROS水平。

6

评估LEC特异性Cd47敲除对动脉粥样硬化的影响

验证LEC中的CD47是否在体内促进动脉粥样硬化形成。

利用Cd47ΔLEC小鼠(Cd47f/fLyve-1 Cre+/−)与对照Cd47WT小鼠,注射AAV8-PCSK9并Western diet喂养16周,分析主动脉及主动脉根部动脉粥样硬化病变面积,并检测淋巴管密度、巨噬细胞极化及代谢参数。

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MV 2PromoCell GmbH--
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
2型胶原酶----
CD47 siRNAHorizon DiscoveryM-019505-01-0005
非靶向对照siRNAHorizon DiscoveryD-001210-01-05
TransIT-TKO转染试剂Mirus Bio LLC--
RIPA裂解缓冲液----
硝酸纤维素膜Li-Cor Biosciences--
Intercept封闭缓冲液Li-Cor Biosciences--
TSP1一抗Proteintech18304-1-AP
Vinculin抗体Sigma-Aldrich, Inc.V4505
GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnologysc-365062
pAKT (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060S
总AKT抗体Cell Signaling Technology2920S
peNOS (Ser1177)抗体Cell Signaling Technology9571S
总eNOS抗体Cell Signaling Technology5880S
pERK1/2 (Thr202/Tyr204)抗体Cell Signaling Technology9101S
总ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695S
CD47抗体Novus Biologicals, LLCNBP2-31106
CD47抗体Abcamab175388
VEGFR3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-321
epsin 1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-55556
p53抗体Santa Cruz Biotechnologysc-126
p21抗体Cell Signaling Technology2947
IRDye标记二抗Li-Cor Biosciences--
Odyssey CLx/DLx红外成像系统Li-Cor Biosciences--
柠檬酸盐缓冲液----
Triton X-100----
山羊血清----
SMA抗体Abcamab7817
CD68抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13324
LYVE-1抗体Abcamab14917
CD11c抗体Thermo Fisher Scientific53-0114-80
CD45抗体Cell Signaling Technology70257S
CD34抗体Abcamab81289
iNOS抗体Abcamab3523
Arg1抗体Sigma-AldrichAV45673
podoplanin抗体R&D SystemsAF3244
CD31抗体Abcamab28364
CD3e抗体Thermo Fisher Scientific53-0031-80
CD47抗体Novus BiologicalsNBP2-31106
CD47抗体R&D SystemsAF1866
Alexa Fluor 488/594荧光二抗Life Technologies CorporationA11008, A11032, A11037, A11001, A11055
DAPI----
Fluoromount-G封片剂Thermo Fisher Scientific--
Zeiss 710倒置共聚焦显微镜Zeiss--
伊红Fisher Healthcare22-220-104
Masson三色染色试剂盒Richard Allan Scientific LLC22-110-648
油红OSigma-Aldrich--
Amplex Red胆固醇检测试剂盒Molecular ProbesA12216
AAV8-hPCSK9-D374Y病毒载体Vigene Biosciences--
西方饮食EnvigoTD.88137
Bruker Minispec活体小鼠分析仪LF90Bruker--
ReliOn Prime血糖监测系统ReliOn--
异氟烷----
Olympus SZX16体视显微镜Olympus--
Olympus BX43相差显微镜Olympus--
GraphPad Prism 9----
Image-Pro PlusMedia Cybernetics--
ImageJ----
Matrigel基质胶----

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
TSP1表达检测
小鼠品系、饮食方案、TSP1抗体、Western blot及免疫染色条件
阅读提示:Methods: Animals, Western Blot, Immunohistochemistry; Figure 1 legends
体外淋巴管生成实验
细胞来源、培养条件、TSP1和VEGF-C浓度、处理时间、实验方法(WST-1、迁移、管形成)
阅读提示:Methods: Cell Culture and Gene Silencing; Figure 2 legends
体内Matrigel plug实验
小鼠品系、性别、TSP1浓度、Matrigel体积、注射途径、分析时间
阅读提示:Methods: Animals; Figure 2G-2H legends
信号通路实验
TSP1预处理时间、VEGF-C刺激时间、抗体、磷酸化检测条件
阅读提示:Methods: Western Blot; Figure 4 legends
小鼠动脉粥样硬化模型
小鼠基因型、AAV8-PCSK9剂量、Western diet喂养时间、血脂及血糖检测方法
阅读提示:Methods: Animals, Atherosclerotic Lesion Analysis; Figure 5 legends
淋巴管密度分析
组织切片位置、LYVE-1抗体、定量方法
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry; Figure 6 legends