ZBP1对内源性核酸的感知诱导角质形成细胞坏死性凋亡和皮肤炎症

Sensing of endogenous nucleic acids by ZBP1 induces keratinocyte necroptosis and skin inflammation

作者信息Michael Devos, Giel Tanghe, Barbara Gilbert, Evelien Dierick, Maud Verheirstraeten, Josephine Nemegeer, Richard de Reuver, Sylvie Lefebvre, Jolien De Munck, Jan Rehwinkel, Peter Vandenabeele, Wim Declercq, Jonathan Maelfait
PMID32315377
期刊J Exp Med
发布时间2020-07-06
DOI10.1084/jem.20191913

实验完整度

结合基因敲入小鼠模型、原代角质形成细胞体外实验、免疫细胞分析及组织学验证,明确功能验证和机制验证。

主要模型

表皮特异性RIPK1缺陷小鼠(Ripk1EKO) 原代角质形成细胞 ZBP1 Zα结构域突变敲入小鼠

重点核对

ZBP1核酸结合活性关键位点:Zα结构域突变 IFNβ或IFNγ浓度:200 U/ml 细胞死亡检测:SYTOX Green摄取 基因型:Ripk1EKO、Zbp1Zα1α2/Zα1α2、MlklEKO

摘要

免疫系统对内源性核酸的异常检测可导致炎症性疾病。信号激酶RIPK1的支架功能限制了核酸传感器ZBP1的自发激活。因此,角质形成细胞中RIPK1的缺失诱导ZBP1依赖性坏死性凋亡和皮肤炎症。核酸感知是否在RIPK1缺陷条件下激活ZBP1,以及哪些免疫通路与皮肤病相关,仍是未解问题。利用具有破坏ZBP1核酸结合活性的敲入小鼠,我们报道ZBP1对内源性核酸的感知在驱动以抗病毒和IL-17免疫反应为特征的皮肤病理中至关重要。干扰素诱导ZBP1表达触发RIPK1缺陷角质形成细胞的坏死性凋亡,而表皮特异性MLKL缺失可预防疾病,证明细胞内在事件导致炎症。这些发现表明,ZBP1对内源性核酸的失调感知可驱动炎症,并可能有助于IL-17驱动的炎症性皮肤病如银屑病的发病机制。

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
在RIPK1缺陷条件下,ZBP1感知内源性核酸是否驱动角质形成细胞坏死性凋亡和皮肤炎症,以及涉及的免疫途径。
核心机制
RIPK1缺失导致ZBP1感知内源性核酸,触发ZBP1-RIPK3-MLKL介导的坏死性凋亡,进而引发IL-17介导的皮肤炎症。
主要证据
Ripk1EKO小鼠与Zbp1Zα1α2突变小鼠杂交后皮肤病变减轻;IFN处理的RIPK1缺陷角质形成细胞发生坏死性凋亡,而Zα突变细胞不死亡。
研究意义
表明ZBP1对内源性核酸的失调感知可能参与IL-17驱动的炎症性皮肤病如银屑病的发病机制。

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

验证皮肤病理依赖于ZBP1核酸感知

评估ZBP1核酸结合活性对Ripk1EKO小鼠皮肤病变发展的必要性

将Ripk1EKO小鼠与Zbp1Zα1α2突变小鼠杂交,观察皮肤病变发生和组织学改变。

2

分析皮肤免疫细胞浸润和IL-17反应

确定ZBP1激活诱导的免疫细胞类型和细胞因子特征

通过流式细胞术分析表皮中CD45+免疫细胞亚群,并检测IL-17A和IFNγ产生。

3

确认MLKL在皮肤炎症中的作用

验证角质形成细胞中MLKL依赖性坏死性凋亡是否为皮肤炎症的关键

将Ripk1EKO与MlklFL/FL杂交,观察皮肤病变形成。

4

体外验证ZBP1诱导角质形成细胞坏死性凋亡

证明IFN诱导的ZBP1激活直接导致RIPK1缺陷角质形成细胞坏死性凋亡

分离原代角质形成细胞,用IFNβ或IFNγ处理,检测细胞死亡和MLKL磷酸化。

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
DMEM/Ham's F12 (FAD)培养基Biochrom, Merck--
胎牛血清Gibco--
氢化可的松Sigma-AldrichH4001
胰岛素Sigma-AldrichI3536
霍乱毒素Sigma-AldrichC8052
表皮生长因子Thermo Fisher Scientific53003018
I型胶原Sigma-Aldrich5006
胰蛋白酶GIBCO BRL25050014
小鼠干扰素γVIB Protein Service Facility--
小鼠干扰素βPBL Biomedical Laboratories--
zVAD-fmkBachemBACEN-1510.0005
聚肌胞苷酸Invivogentlrl-pic
SYTOX GreenThermo Fisher ScientificS7020
IncuCyte活细胞分析系统Essen BioScience--
抗ZBP1抗体AdipogenZippy-1
抗RIPK1抗体CST3493
抗RIPK3抗体ProSci2283
抗MLKL抗体MilliporeMABC604
抗磷酸化Thr231/Ser232-RIPK3抗体CST57220
抗磷酸化S345-MLKL抗体Abcam196436
抗V5-HRP抗体InvitrogenR960-25
抗β-微管蛋白-HRP抗体Abcam21058
抗V5亲和凝胶珠Sigma-AldrichA7345
抗小鼠CD16/CD32(Fc受体阻断剂)BD Biosciences553142
可固定活力染料eFluor506eBioscience65-0866-14
CD3e#BUV395BD Biosciences563565
CD161#BV605BD Biosciences563220
CD4#FITCBD Biosciences557307
TCRγδ#PECF594BD Biosciences563532
CD11b#PerCP-Cy5.5BD Biosciences550993
CD44#PEBD Biosciences553134
CD8α#eFluor450eBioscience48-0081-82
CD45#AF700eBioscience56-0451
MHC II类(I-A/I-E)#FITCeBioscience11-5321
CD11c#PE-Cy7eBioscience25-0114-82
IL17A#APCeBioscience17-7177-81
CD19#BV785Biolegend115543
CD11c#BV785Biolegend117336
Ter-119#BV785Biolegend116245
Ly-6G#BV785Biolegend127645
TCRβ#APC-Cy7Biolegend109220
CD64(FcγRI)#BV711Biolegend139311
IFNγ#PE/Cy7Biolegend505825
小鼠CXCL10 ELISA试剂盒Thermo Fisher ScientificBMS6018MST
SensiFast cDNA合成试剂盒BiolineBIO-65054
SensiFast SYBR No-Rox试剂盒BiolineBIO-98005
PrimeTime qPCR预混液IDT1055771
RNeasy柱Qiagen--
抗角蛋白6抗体CovancePRB-169P
抗角蛋白5抗体CovancePRB-160P
抗角蛋白1抗体CovancePRB-165P
驴抗小鼠CF633Gentaur20124-1
山羊抗兔Dylight488Thermo Fisher Scientific35552
DAPILife TechnologiesD1306
抗原修复液VectorH-3301
Lipofectamine 2000Life Technologies--

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
小鼠模型
基因型:Ripk1FL/FL、K5Cre、Zbp1Zα1α2、MlklFL/FL、Ripk3-/-, Casp1/11-/-
阅读提示:Materials and methods, Mice 部分
原代角质形成细胞培养
细胞分离方法、培养基组成、培养条件
阅读提示:Materials and methods, Primary keratinocytes cultures 部分
细胞死亡检测
SYTOX Green浓度、刺激物及浓度、时间点
阅读提示:Materials and methods, Cell death assays 部分;Figure 4 legend
流式细胞术分析
细胞表面标记抗体及浓度、细胞内染色步骤
阅读提示:Materials and methods, Flow cytometry 部分;Figure S2 legend