中性粒细胞和神经元中抗菌肽cathelicidin的表达对神经炎症的拮抗性调节

Cathelicidin antimicrobial peptide expression in neutrophils and neurons antagonistically modulates neuroinflammation

作者信息Subash Chand Verma, Emmanuelle Enée, Kanchanadevi Manasse, Feriel Rebhi, Axelle Penc, David Romeo-Guitart, Cuc Bui Thi, Matthias Titeux, Franck Oury, Simon Fillatreau, Roland Liblau, Julien Diana
PMID39656548
发布时间2024-12-10
DOI10.1172/JCI184502

实验完整度

包含基因敲除小鼠(Camp-/-和条件性敲除)、EAE诱导、细胞转输、体外细胞培养(BMDC、小胶质细胞、星形胶质细胞、神经元细胞系)、AAV介导的基因敲低、药理抑制剂和拮抗剂处理等实验,并进行了功能验证(疾病评分、细胞因子检测)和机制验证(cGAS/STING、FPR2、FFAR2/3)。

主要模型

小鼠EAE模型 原代小胶质细胞 原代星形胶质细胞 NSC-34神经元样细胞系

重点核对

EAE诱导使用C57BL/6小鼠,皮下注射MOG35-55和CFA,并在第0天和第2天腹腔注射PTX CRAMP1-39肽腹腔注射剂量为100 μg,鞘内注射剂量为10 μg 丁酸以10 g/L溶于饮用水中给予7天 使用Mrp8-CreTg.Campfl/fl小鼠验证中性粒细胞来源CRAMP的作用 使用AAV9-shCamp鞘内注射敲低神经元Camp

摘要

多发性硬化症(MS)是一种影响中枢神经系统的自身免疫性疾病,其病理生理学仍不清楚,且尚无根治方法。抗菌肽(AMPs)是在包括中枢神经系统在内的各种组织中表达的免疫调节分子。在此,我们研究了cathelicidin相关抗菌肽(CRAMP)是否调节实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE,MS的小鼠模型)的发展。我们发现,在早期阶段,中枢神经系统募集的嗜中性粒细胞产生富含CRAMP的中性粒细胞胞外陷阱(NETs),这对于EAE的起始是必需的。NET相关的CRAMP通过cGAS/STING途径刺激树突状细胞产生IL-6,从而促进脑源性Th17反应。然而,在疾病后期,神经元也表达CRAMP,这减轻了EAE的严重程度。神经元中Camp的敲低导致疾病恶化,而在EAE高峰期局部注射CRAMP1-39促进了疾病缓解。在体外,CRAMP1-39通过甲酰肽受体(FPR)2调节小胶质细胞和星形胶质细胞的活化。最后,给予丁酸(一种肠道微生物群衍生的代谢物)通过游离脂肪酸受体2/3(FFAR2/3)刺激神经CRAMP的表达,并预防了EAE。这项研究表明,由不同细胞类型产生的CRAMP对神经炎症具有相反的作用,为MS和其他神经炎性疾病提供了治疗机会。

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
CRAMP在中枢神经系统中的表达是否以及如何影响EAE的发病和发展?
核心机制
中性粒细胞来源的NET相关CRAMP通过cGAS/STING通路刺激树突状细胞产生IL-6,促进致病性Th17反应,从而促进EAE的起始;而神经元来源的CRAMP通过FPR2抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的活化,降低炎症因子产生,从而减轻EAE严重程度。
主要证据
Camp-/-小鼠和中性粒细胞特异性Camp敲除小鼠显示EAE减轻;NET相关CRAMP在体外通过cGAS/STING通路促进BMDC产生IL-6;神经元Camp敲低加重EAE;CRAMP1-39通过FPR2抑制LPS激活的小胶质细胞和星形胶质细胞的细胞因子产生。
研究意义
该研究揭示了CRAMP的细胞来源依赖性双重作用,为MS和其他神经炎性疾病提供了治疗机会,特别是丁酸通过诱导神经元CRAMP发挥保护作用。

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

评估CRAMP在EAE中的整体作用

确定CRAMP是否影响EAE的发病

在C57BL/6小鼠中诱导EAE,比较Camp-/-和WT小鼠的临床评分;检测脊髓中Camp mRNA表达;检测MOG35-55特异性T细胞应答。

2

分析CRAMP在CNS中的细胞来源

确定CRAMP在CNS中由哪些细胞表达

利用共聚焦显微镜和流式细胞术检测EAE小鼠脊髓中CRAMP在神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和中性粒细胞中的表达。

3

验证中性粒细胞来源CRAMP的作用

确定中性粒细胞来源的CRAMP是否必要且充分促进EAE

使用Mrp8-CreTg.Campfl/fl小鼠(中性粒细胞特异性敲除)进行EAE诱导;进行脾细胞转输实验;检测脊髓中炎症因子表达。

4

验证NET相关CRAMP对T细胞反应的影响

确定NET相关CRAMP是否通过cGAS/STING促进Th17反应

体外产生NETs,加入脾细胞或BMDC培养,检测细胞因子;使用cGAS抑制剂或拮抗剂处理。

5

验证神经元来源CRAMP的保护作用

确定神经元CRAMP是否减轻EAE

通过鞘内注射AAV9-shCamp敲低神经元Camp,诱导EAE;检测疾病严重程度;用丁酸处理,检测Camp表达。

6

验证CRAMP对胶质细胞活化的影响

确定外源性CRAMP是否通过FPR2抑制小胶质细胞和星形胶质细胞活化

原代小胶质细胞和星形胶质细胞用LPS激活,加CRAMP1-39,检测细胞因子;使用FPR2拮抗剂或P2X7R拮抗剂。

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
MOG35-55肽SB-peptide--
完全弗氏佐剂Sigma AldrichAR002
百日咳毒素Gibco--
CRAMP1-39肽Innovagen--
乱序CRAMP1-39肽Innovagen--
Cl-amidineMerck--
抗Ly6G单克隆抗体(1A8)BioXCell--
同型对照抗体(2A3)BioXCell--
丁酸钠Sigma--
NSC-34细胞系TebubioCLU140-A
视黄酸Sigma#554720
OPI补充剂SigmaO5003
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子R&D Systems--
A23187离子载体SigmaC7522
ALU1限制性内切酶NEBR0137S
抗CRAMP多克隆抗体InnovagenPA-CRPL-100
抗Ly6G抗体AbcamNIMP-R14
抗MAP2抗体AbcamAP-20
抗GFAP抗体Abcamab4674
可固定活力染料eBioscience--
T-Select I-Ab MOG35-55四聚体-PEMBL--
细胞内染色试剂盒BioLegend--
NucleoSpin RNA Plus试剂盒Macherey-Nagel740984
高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher4368814
ONEGreen快速qPCR预混液OzymeOZYA008
Azure Cielo 6实时PCR系统Azure--
Legendplex小鼠炎症因子检测试剂盒BioLegend740446
Legendplex小鼠巨噬细胞因子检测试剂盒BioLegend740846
中性粒细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-097-658
多组织解离试剂盒1Miltenyi Biotec--
成年脑解离试剂盒Miltenyi Biotec130-107-667
初始CD4 T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-454
CellTrace CFSEThermo Fisher ScientificC34554
OCT包埋剂Sakura Finetek4583
封闭液Abcamab64226
DAPIMolecular ProbesD1306
SYTOX Green核酸染料ThermoFisherS7020
TDI-6570Invivogen--
ODN A151Invivogen--
GLPG 0974Tocris--
WRW4Tocris Bioscience--
JNJ-47695567Tocris Bioscience--

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
EAE诱导
小鼠品系、性别、年龄;MOG35-55剂量和给药方式;CFA成分;PTX剂量和时间;EAE评分标准
阅读提示:Methods - Mice and treatments; EAE induction
CRAMP1-39处理
给药途径、剂量、时间点
阅读提示:Methods - Mice and treatments; i.t. administration
中性粒细胞条件敲除
Mrp8-CreTg.Campfl/fl小鼠的构建和验证;EAE易感性
阅读提示:Methods - Mice and treatments; Results - CRAMP from neutrophils
NET生成与刺激
中性粒细胞分离方法;A23187浓度和处理时间;NETs消化方法;NETs刺激脾细胞或BMDC的用量
阅读提示:Methods - In vitro NET generation; Results - CRAMP from NETs
神经元Camp敲低
AAV9-shRNA的血清型、注射途径、剂量和时间
阅读提示:Methods - Mice and treatments; Results - CRAMP from neurons
丁酸处理
丁酸钠浓度、给药方式、持续时间
阅读提示:Methods - Mice and treatments; Results - CRAMP from neurons
胶质细胞培养
原代小胶质细胞和星形胶质细胞的分离方法;培养条件;LPS激活时间和剂量;CRAMP1-39浓度;拮抗剂预处理时间
阅读提示:Methods - Primary glial cell culture; Results - CRAMP dampens microglia and astrocyte activation