DLL4+中性粒细胞通过Notch1介导的内皮细胞PANoptosis加重脓毒症急性肺损伤

DLL4+ neutrophils promote Notch1-mediated endothelial PANoptosis to exacerbate acute lung injury in sepsis

作者信息Hui Jin, Saoirse Holland, Alok Jha, Gaifeng Ma, Jingsong Li, Atsushi Murao, Monowar Aziz, Ping Wang
PMID41392977
发布时间2025-12-15
DOI10.1172/JCI194310

实验完整度

包含体外细胞共培养、体内CLP模型、过继转移、基因敲低、肽抑制剂干预及生存分析的多层级功能与机制验证。

主要模型

小鼠骨髓来源中性粒细胞 小鼠肺微血管内皮细胞(PVECs) 小鼠CLP脓毒症模型 人外周血中性粒细胞

重点核对

eCIRP浓度(0.2-1 μg/mL)和时间(2-12小时)对DLL4+中性粒细胞频率的影响 DLL4+中性粒细胞过继转移剂量(1×10^6 cells/只)和注射途径(眶后注射) NDI处理浓度(体外10 μM,体内10 mg/kg)和时间(16小时或20小时) Notch1敲低效率(约75%) CLP模型中的穿刺次数和针头规格(20小时实验用22号针头穿刺2次,生存实验穿刺1次)

摘要

中性粒细胞在脓毒症诱导的急性肺损伤(ALI)中发挥关键作用。胞外冷诱导RNA结合蛋白(eCIRP)作为一种损伤相关分子模式,促进中性粒细胞异质性。虽然Delta样配体4(DLL4)的表达已在多种细胞群体中得到研究,但其在中性粒细胞中的表达及其对炎症的影响尚不清楚。在此,我们发现eCIRP诱导DLL4+中性粒细胞。这些中性粒细胞触发PANoptosis,这是一种由Z-DNA结合蛋白-1(ZBP1)启动的促炎性细胞死亡形式,发生在肺血管内皮细胞(PVECs)中。在脓毒症中,血液和肺中的DLL4+中性粒细胞增加,上调ZBP1、裂解的gasdermin D、裂解的caspase-3和磷酸化MLKL(均为PANoptosis的标志物),加剧ALI。DLL4与PVECs上的Notch1结合,并激活Notch1胞内结构域以增加ZBP1介导的内皮细胞PANoptosis。我们发现了一种我们认为新颖的Notch1-DLL4抑制剂(NDI),源自Notch1,可特异性阻断这一相互作用。我们的研究结果表明,NDI在体外和体内减少了内皮细胞PANoptosis,减轻了DLL4+中性粒细胞诱导的肺损伤,并降低了肺水含量和通透性,表明屏障功能改善。NDI还降低了血清损伤和炎症标志物,并提高了脓毒症的生存率。这些发现强调了Notch1-DLL4通路在DLL4+中性粒细胞介导的ALI中的关键作用。用NDI靶向Notch1-DLL4相互作用代表了脓毒症诱导的ALI的一种有前景的治疗策略。

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
eCIRP是否通过诱导DLL4+中性粒细胞,经由Notch1-DLL4通路促进肺血管内皮细胞PANoptosis,从而加剧脓毒症急性肺损伤?
核心机制
eCIRP通过TLR4诱导中性粒细胞表达DLL4,DLL4+中性粒细胞与内皮细胞上的Notch1结合,激活Notch1信号,促进ZBP1转录,进而触发内皮细胞PANoptosis(包括焦亡、凋亡和坏死性凋亡)。
主要证据
小鼠CLP模型和过继转移实验显示DLL4+中性粒细胞增加肺组织ZBP1、c-GSDMD、c-caspase-3和p-MLKL水平;体外共培养实验证实DLL4+中性粒细胞诱导PVEC死亡,DAPT或NDI处理及Notch1敲低可逆转这些效应。
研究意义
作者认为该研究揭示了ALI的一种新病理机制,并确定了Notch1-DLL4通路作为减轻脓毒症诱导的ALI的治疗靶点,NDI可能成为一种有前景的治疗策略。

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eCIRP诱导DLL4+中性粒细胞

确定eCIRP能否诱导中性粒细胞表达DLL4,以及是否依赖TLR4。

小鼠骨髓来源中性粒细胞(BMDNs)和人类外周血中性粒细胞经eCIRP处理,通过流式细胞术检测DLL4+中性粒细胞比例。使用TLR4敲除小鼠验证受体依赖性。

2

检测脓毒症中DLL4+中性粒细胞水平

评估脓毒症状态下血液和肺中DLL4+中性粒细胞是否增加。

通过CLP诱导小鼠脓毒症,20小时后收集血液和肺组织,流式细胞术检测DLL4+中性粒细胞(Ly6G+DLL4+)的比例和数量。

3

评估DLL4+中性粒细胞对肺内皮细胞PANoptosis的影响

检验DLL4+中性粒细胞是否诱导肺内皮细胞发生PANoptosis。

过继转移DLL4+或DLL4-中性粒细胞至CLP小鼠,检测肺组织中ZBP1及PANoptosis标志物水平。

4

验证Notch1-DLL4通路在内皮细胞PANoptosis中的作用

确认DLL4+中性粒细胞是否通过Notch1-DLL4信号诱导内皮细胞PANoptosis。

将FACS分选的DLL4+或DLL4-中性粒细胞与PVECs共培养,使用DAPT(γ-分泌酶抑制剂)或NDI处理,或敲低PVECs中Notch1,检测细胞死亡和PANoptosis标志物。

5

NDI对脓毒症小鼠肺内皮细胞PANoptosis和ALI的保护作用

评估NDI在体内是否减轻DLL4+中性粒细胞诱导的内皮细胞PANoptosis、ALI及改善生存。

在CLP小鼠中给予NDI或PBS,检测肺组织PANoptosis标志物、肺损伤评分、肺水含量、血管渗漏及生存率。

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。

检测细胞表面标志物和细胞分选
验证蛋白表达和翻译后修饰
验证基因表达
建模和分析蛋白相互作用

产品清单

实验环节名称品牌货号
重组小鼠DLL4R&D Systems1389-D4-050/CF
重组小鼠Notch1R&D Systems5267-TK
eCIRP实验室自制--
PriGrow VI培养基Applied Biological Materials Inc.--
PriGrow IV培养基Applied Biological Materials Inc.--
UltraCruz转染试剂Santa Cruz Biotechnology--
EasySep Direct人中性粒细胞分离试剂盒Stem Cell Technologies19666
EasySep小鼠中性粒细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies19762
APC-Ly6G抗体BioLegend127614
PE-DLL4抗体BioLegend130807
抗CD66b抗体BioLegend984102
抗DLL4抗体BioLegend346506
PE-抗CD31抗体BioLegend160203
CFSEThermo Fisher ScientificC34570
活/死细胞染色Thermo Fisher ScientificC34557
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Pharmingen556547
DAPTThermo Fisher Scientific--
NDI(Notch1-DLL4抑制剂)GenScript--
NDI乱序肽GenScript--
TRIzol试剂Invitrogen, Thermo Fisher Scientific--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific--
Applied Biosystems 7300实时PCR仪Applied Biosystems--
ELISA试剂盒BD Biosciences558534
ZBP1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-20455
CD31抗体Cell Signaling Technology3528S
Vector TrueVIEW自发荧光淬灭试剂盒Vector LaboratoriesSP-8400-15
ProLong Gold抗淬灭剂Thermo Fisher ScientificP36934
ZEISS LSM 900共聚焦显微镜ZEISS--
ABC蛋白检测试剂盒Bio-Rad5000002
NuPAGE 4%-12% Bis-Tris凝胶Invitrogen--
ZBP1抗体Thermo Fisher ScientificPA5-20455
c-GSDMD抗体Cell Signaling Technology10137S
GSDMD抗体Cell Signaling Technology39754S
c-caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661L
caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662S
p-MLKL抗体Cell Signaling Technology37333S
MLKL抗体Cell Signaling Technology37705S
N1ICD(c-Notch1)抗体Cell Signaling Technology4147S
Notch1抗体Cell Signaling Technology3608S
GAPDH抗体ProteinTech60004-1-Ig
β-actin抗体Sigma-AldrichA5441
Odyssey FC双模式成像系统2800LI-COR--
亚胺培南WG Critical Care LLClot
伊文思蓝染料Sigma-Aldrich--

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
体外DLL4诱导和表型检测
eCIRP浓度、处理时间、细胞密度、TLR4依赖性
阅读提示:参照Figure 1及对应Methods部分:eCIRP浓度(0.2-1 μg/mL),时间(2-12小时),BMDNs(1×10^6/mL)
DLL4+中性粒细胞功能检测
共培养比例、处理时间、DAPT或NDI浓度、Notch1敲低条件
阅读提示:参照Figure 3和Figure 4及对应Methods部分:共培养比例1:1,16小时,DAPT和NDI浓度10 μM,Notch1敲低24小时
CLP脓毒症模型和过继转移
CLP具体操作(穿刺次数、针头规格)、中性粒细胞转移数量和途径、NDI剂量和给药途径、样本采集时间
阅读提示:参照Methods中的'Animal model of polymicrobial sepsis'和Figure 2、5、6图注:22号针头,20小时实验穿刺2次,生存实验1次;1×10^6 cells/只眶后注射;NDI 10 mg/kg
体内PANoptosis检测
肺组织处理、抗体稀释度、检测指标
阅读提示:参照Methods中的'Western blot assays'和'Immunofluorescence assay'及Figure 2、5图注:ZBP1抗体1:1000,CD31抗体1:250