雌激素受体1激活抑制小胶质细胞来源的Tnf-α信号作为光感受器自我保护机制

Estrogen receptor 1 activation suppresses microglia-derived Tnf-α signaling as a photoreceptor self-protection mechanism

作者信息Yuting Li, Yadi Li, Jiarui Luo, Lan Wang, Qianlu Yang, Qianxi Yang, Cong Duan, Wenrong Xu, Yujie Dong, Lei Kong, Yan Li, Wenjia Zhang, Kangwei Jiao, Zhijian Zhao, Christina Schwarz, François Paquet-Durand, Junchuan Ye, Zhulin Hu, Jie Yan
PMID41430310
发布时间2025-12-22
DOI10.1186/s12974-025-03669-z

实验完整度

高

包含体外视网膜外植体、体内rd1/rd10及zaprinast模型,结合转录组、单细胞测序、免疫组化及功能学ERG验证,并有多药物干预和机制验证。

主要模型

rd1小鼠视网膜外植体及动物模型 rd10小鼠视网膜外植体及动物模型 zaprinast诱导的C57小鼠视网膜变性模型

重点核对

rd1和rd10基因型差异及变性时间点 体外培养处理药物浓度:E2 (10 μM), PPT (15 nM), AZD9496 (10 nM), ETN (0.63 nM), IFX (6.7 μM), R7050 (65 μM), AZD8797 (4 μM) 体内玻璃体注射剂量及DMSO浓度匹配

摘要

视网膜色素变性(RP)是一种遗传性视网膜退行性疾病,其特征是进行性光感受器丢失和不可逆性失明。越来越多的证据表明,神经炎症是光感受器变性超出初始遗传损伤的促进因素。尽管雌激素在中枢神经系统中具有抗炎作用,但其在RP中的作用仍存在争议,一些研究提示其可能加重视网膜病理。为解释这一差异,我们确定雌激素受体α(Esr1)是RP中的中枢免疫调节枢纽。对rd1和rd10的转录组分析显示,雌激素反应性和炎症通路上调,Esr1表达在变性过程中显著升高。TUNEL实验表明,全身性雌二醇(E2)产生相反作用,在rd1中具有保护性,而在rd10中却有害,而用丙基吡唑三醇(PPT)选择性药理学激活Esr1则持续减少光感受器死亡,保留暗适应ERG反应,并下调炎症介质,包括Tnf-α、Cx3cl1/Cx3cr1、Cd68和Iba1。机制上,Esr1激活抑制小胶质细胞Tnf转录,并破坏驱动小胶质细胞募集、活化和外核层(ONL)神经毒性的自我维持的Cx3cl1/Cx3cr1–Tnf-α信号环路。定向干预证实肿瘤坏死因子受体1(Tnfr1)是Tnf诱导的光感受器死亡的主要介质:与广谱Tnf-α抑制剂(依那西普、英夫利昔单抗)相比,用R7050选择性抑制具有更优的保护作用。Cx3cr1阻断同样抑制小胶质细胞活化并改善视觉结果。总之,我们的发现将Esr1激活确立为不仅是外部干预,而是内在自我保护程序的放大,将Esr1、Tnfr1和Cx3cr1定位为抑制神经炎症和保留RP视力的可行治疗靶点。

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
雌激素信号在视网膜色素变性中的作用尚存争议,本研究旨在明确Esr1在Pde6b相关光感受器变性中的具体作用和机制。
核心机制
Esr1激活通过转录抑制小胶质细胞Tnf表达,阻断Cx3cl1/Cx3cr1-Tnf-α自我维持的炎症环路,减少小胶质细胞募集和活化,从而减轻光感受器死亡。
主要证据
在rd1和rd10模型及zaprinast诱导模型中,Esr1激动剂PPT持续减少TUNEL阳性细胞,改善ERG,下调Tnf-α、Cx3cl1/Cx3cr1、Cd68、Iba1;Tnfr1拮抗剂R7050比泛TNF抑制剂更有效。
研究意义
作者提出Esr1激活是放大内在自我保护程序,并确定Esr1、Tnfr1和Cx3cr1作为抑制神经炎症和保留视力的可操作治疗靶点。

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

模型鉴定与表型分析

确认rd1和rd10模型中的变性时间进程和炎症状态。

对rd1和rd10视网膜进行bulk RNA-seq和scRNA-seq,结合GSEA和免疫组化分析Esr1、炎症标志物表达。

2

Esr1激动剂体外验证

验证Esr1激活对光感受器变性的保护作用。

在rd1和rd10视网膜外植体培养中,给予E2、E2+AZD9496、PPT,通过TUNEL检测细胞死亡。

3

Esr1激动剂体内验证

验证PPT在体内对rd10及zaprinast诱导模型的保护作用。

在rd10和C57小鼠中行玻璃体腔注射PPT,通过TUNEL和ERG评估结构及功能。

4

Tnf-α信号通路干预

验证Tnf-α/Tnfr1信号在光感受器死亡中的作用。

在rd1外植体及rd10、zaprinast模型中给予ETN、IFX、R7050,检测TUNEL和ERG。

5

Cx3cr1信号通路干预

验证Cx3cl1-Cx3cr1信号在微胶质细胞活化和光感受器变性中的作用。

在rd1外植体、rd10和zaprinast模型中给予Cx3cr1拮抗剂AZD8797,检测TUNEL和ERG。

6

炎症标志物相关性分析

评估炎症标志物与光感受器变性的相关性。

对rd1、rd10和zaprinast模型中的TUNEL阳性细胞及Iba1、Cd68、Cx3cl1、Cx3cr1、Tnf-α表达进行Spearman相关分析。

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
17β-雌二醇MedChemExpressHY-B0141
AZD9496MedChemExpressHY-12870
丙基吡唑三醇MedChemExpressHY-100689
依那西普MedChemExpressHY-108847
英夫利昔单抗MedChemExpressHY-P9970
R7050MedChemExpressHY-110203
AZD8797MedChemExpressHY-13848
扎普利斯特MedChemExpressHY-B1816
Tissue-TekSakura Finetek--
CryoStar NX50Thermo Fisher Scientific--
三溴乙醇----
ZEISS Stemi 305体视显微镜ZEISS--
33号针头Hamilton Bonaduz AG--
微量注射器Hamilton Bonaduz AG--
Celeris系统Diagnosys LLC--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒NEB--
Illumina NovaSeq平台Illumina--
RNA Nano 6000检测试剂盒Agilent Technologies--
NanoPhotometer分光光度计IMPLEN--
TUNEL试剂盒Beyotime--
DAPIServicebioG1407
抗Esr1抗体ImmunowayYT1634
抗Cd68抗体BOSTERBA3638
抗Iba1抗体Immunowayym8165
抗Iba1抗体Abcamab283319
抗Cx3cl1抗体ImmunowayYT5354
抗Cx3cr1抗体ImmunowayYT5112
抗Tnf-α抗体ImmunowayYM8306
抗Tnfr1抗体ImmunowayYT4687
抗谷氨酰胺合成酶抗体AbcamMAB302
山羊抗兔Alexa Fluor 488Molecular ProbesA11034
山羊抗小鼠Alexa Fluor 647Molecular ProbesA32728
含DAPI封片剂Servicebio--
Zeiss LSM 900共聚焦显微镜Carl Zeiss--
ZEN (Blue edition)软件Zeiss--
GraphPad Prism 8GraphPad Software--
SPSS Statistics 26IBM--
R----

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
动物模型
小鼠品系、基因型、年龄及背景;rd1为C3H背景,rd10为C57BL/6J背景;rd1在P5取材外植体,rd10在P12取材;体内注射rd10在P16。
阅读提示:Materials and methods, Animals; Ex vivo retinal explant culture; In vivo intravitreal injections
体外药物处理
药物浓度:E2 10 μM, AZD9496 10 nM, PPT 15 nM, ETN 0.63 nM, IFX 6.7 μM, R7050 65 μM, AZD8797 4 μM;培养时间:外植体培养48小时后处理。
阅读提示:Materials and methods, Ex vivo retinal explant culture
体内药物注射
注射体积0.1 μL;最终眼内浓度:PPT 15 nM, ETN 0.63 nM, IFX 6.7 μM, R7050 65 μM, AZD8797 4 μM;DMSO浓度匹配;对照组为含相同DMSO的PBS。
阅读提示:Materials and methods, In vivo intravitreal injections
ZAP诱导模型
C57小鼠玻璃体注射ZAP,最终眼内浓度400 μM;与药物共注射;对照组含0.4% DMSO。
阅读提示:Materials and methods, In vivo intravitreal injections; Results, Figure S2
ERG记录
暗适应至少12小时;麻醉剂三溴乙醇83.3 mg/kg;刺激强度3 cd·s/m2;记录窗口300 ms。
阅读提示:Materials and methods, Dark-adapted electroretinography (ERG)
组织处理
固定使用4%多聚甲醛;切片厚度12 μm;封闭条件:10%正常山羊血清、1% BSA、0.3% Tween-20。
阅读提示:Materials and methods, Immunohistochemistry