前庭巨噬细胞中的STING信号传导是梅尼埃病发病机制的基础

STING signaling in vestibular macrophages underlies Ménière's disease pathogenesis

作者信息Jiahui Liu, Na Li, Yurong Mu, Yongdong Song, Yao Lu, Xiaoxuan Xu, Na Zhang, Jing Wang, Xiaofei Li, Hanyue Wang, Yan Wang, Zhaomin Fan, Yafeng Lyu, Yuechen Han, Daogong Zhang, Haibo Wang
PMID41975489
发布时间2026-04-14
DOI10.1186/s12974-026-03812-4

实验完整度

涵盖患者样本、LPS诱导小鼠模型、体外细胞共培养、分子机制及体内基因敲除验证等多个独立证据层级,进行功能与机制验证。

主要模型

人前庭终器(壶腹嵴、椭圆囊斑) LPS诱导的内淋巴积水小鼠模型 HEI-OC1细胞系 前庭常驻巨噬细胞样(VRML)细胞

重点核对

MD患者和VS对照组的样本量、年龄、性别匹配 LPS剂量(2 mg/kg)及给药方式(耳后注射,连续3天) StingcKO、Cul4bcKO及双敲除小鼠的构建及验证 H2O2处理浓度(500 µM)及时间(24小时) dsDNA转染浓度(2 µg/mL)及时间(24小时)

摘要

背景:梅尼埃病(MD)是一种致残性内耳疾病。尽管MD的关键病理改变被描述为内淋巴积水(EH),但其潜在致病机制仍不清楚,且没有确定的治愈方法。新出现的证据表明,氧化应激和先天免疫是MD发病机制的关键因素。方法:收集人类前庭终器以表征活性氧(ROS)水平和STING信号激活,并在LPS诱导的EH小鼠模型中进一步证实。进行转染和transwell共培养以研究体外感觉上皮细胞和巨噬细胞之间的反馈回路。进行分子生物学实验以阐明潜在的调控机制。此外,使用STING和CUL4B缺陷小鼠在体内探索潜在的治疗靶点。结果:MD患者和LPS诱导的EH小鼠模型中,氧化应激、胞质dsDNA泄漏和STING激活均升高。ROS损伤的毛细胞释放的dsDNA激活前庭巨噬细胞中的STING。巨噬细胞特异性STING敲除可减轻小鼠模型中的EH、听觉-前庭功能障碍和干扰素刺激基因表达。CUL4B-DDB1-ROC1复合物在K370位点泛素化STING,促进其降解并抑制激活。值得注意的是,CUL4B缺陷加剧了LPS诱导的EH、听觉-前庭功能障碍和干扰素刺激基因(ISG)上调,而双重条件性敲除逆转了这些效应。结论:我们的研究表明,前庭巨噬细胞中STING的激活导致听觉-前庭功能障碍,调节该通路对EH小鼠模型的听觉-前庭功能具有潜在的有益作用,这可能是MD的潜在治疗策略。

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
氧化应激诱导的胞质dsDNA释放是否通过激活前庭巨噬细胞中的STING信号通路参与梅尼埃病的发病机制?
核心机制
氧化应激导致毛细胞线粒体损伤和胞质dsDNA泄漏,dsDNA被前庭巨噬细胞吞噬后激活STING,触发TBK1-IRF3通路和ISG表达,导致炎症和组织损伤。CUL4B-DDB1-ROC1复合物通过K48连接的泛素化在K370位点降解STING,作为内在的负调控因子。
主要证据
MD患者和LPS诱导EH小鼠模型的前庭组织中观察到增加的ROS、胞质dsDNA和STING激活。体外实验表明,来自H2O2处理HEI-OC1细胞的dsDNA可激活VRML细胞中的STING,并在transwell共培养中被吞噬。巨噬细胞特异性Sting敲除可减轻EH和听觉-前庭功能障碍。CUL4B缺陷加重损伤,而Sting和Cul4b双重条件性敲除可逆转该现象。
研究意义
该研究将cGAS-STING信号传导定位为感觉上皮损伤和巨噬细胞驱动炎症之间的关键环节,并提名STING作为MD的可行治疗靶点。

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

检测MD患者和EH小鼠模型中的氧化应激和STING激活

验证MD患者和LPS诱导EH小鼠模型中是否存在氧化应激、胞质DNA泄漏和STING通路激活。

使用DHE染色检测VEOs和BM/ampullae中的ROS水平,TEM观察线粒体损伤,IF检测胞质dsDNA,WB检测cGAS-STING通路蛋白表达,qRT-PCR检测ISG表达。

2

体外验证氧化应激毛细胞释放dsDNA激活巨噬细胞STING

确定氧化应激的毛细胞释放的dsDNA是否被巨噬细胞吞噬并激活其STING通路。

用H2O2处理HEI-OC1细胞,分离胞质dsDNA并转染VRML细胞,检测STING通路激活、ISG表达、细胞凋亡。通过transwell共培养观察VRML细胞对EdU标记的HEI-OC1细胞DNA的吞噬,并检测ISG表达。

3

体内验证巨噬细胞STING在EH和听觉-前庭功能障碍中的作用

验证巨噬细胞特异性Sting敲除是否能减轻LPS诱导的EH和听觉-前庭损伤。

使用StingcKO小鼠和对照小鼠,通过LPS诱导EH模型,评估EH程度(IR-L)、ABR阈值位移、DPOAE振幅、VOR增益、VEMP潜伏期、转棒和旷场实验,以及EP、SV厚度、毛细胞凋亡、立体纤毛形态、核糖突触数量和ISG表达。

4

鉴定STING的调控机制:CRL4B复合物介导的泛素化

确定STING与CRL4B复合物的相互作用,以及CRL4B是否通过泛素化调节STING的稳定性。

通过IP-MS鉴定STING相互作用蛋白,Co-IP验证STING与DDB1等蛋白的结合,GST pull-down确定结合结构域,IF检查共定位。在THP-1细胞中敲低CUL4B,检测STING通路激活和ISG表达。通过Co-IP和LC-MS/MS鉴定STING的泛素化位点,并验证K370点突变对泛素化的影响。

5

体内验证CUL4B通过STING影响LPS诱导的损伤

验证CUL4B缺陷是否通过STING加重LPS诱导的EH和听觉-前庭功能障碍,并确认其作用依赖于STING。

使用Cul4bcKO和StingcKOCul4bcKO双敲除小鼠,通过LPS诱导EH模型,评估EH程度、ABR阈值位移、VOR增益、VEMP潜伏期、转棒和旷场实验,以及ISG表达。

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
黑色素细胞培养基Sciencell2201
青霉素/链霉素Gibco15140122
DMEM培养基Gibco12491015
胎牛血清GibcoA5669701
RPMI-1640培养基Gibco11875119
THP-1细胞ProcellCL-0233
Lipofectamine RNAiMAX试剂Invitrogen13778-150
PEIpro转染试剂Polyplus115-0015
过氧化氢--mi88597
EdU(5-乙炔基-2'-脱氧尿苷)beyotimeC0071S
cGAMPInvitrogentlrl-nacga23
MG132MCEHY-13259
DHE(二氢乙锭)荧光探针Thermo Fisher ScientificD1168
Cell-Tak粘附剂Corning354240
三磷酸腺苷Gibco11320033
抗dsDNA抗体Abcamab27156
抗TOMM20抗体Abcamab78547
抗STING抗体Thermo Fisher ScientificPA5-20782
抗IBA1抗体Abcamab5076
抗CD68抗体Proteintech28058-1-AP
抗MYO7A抗体Santa Cruz Biotechnologysc-74516
抗CtBP2抗体BD612044
抗CUL4B抗体Sigma-AldrichC9995
抗DDB1抗体Proteintech11380-1-AP
Prolong Gold抗淬灭封片剂(含DAPI)InvitrogenP36931
TUNEL染色试剂盒InvitrogenC10617
Trizol试剂Invitrogen--
SYBR Premix Ex TaqTaKaRa BioRR420A
抗TBK1抗体Abcamab40676
抗磷酸化TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
抗IRF3抗体Abcamab68481
抗磷酸化IRF3抗体Cell Signaling Technology29047
抗STING抗体Cell Signaling Technology13647
抗磷酸化STING抗体Cell Signaling Technology50907
抗ROC1抗体Proteintech14895-1-AP
抗泛素抗体Cell Signaling Technology3936
抗K48链接泛素抗体Cell Signaling Technology12805
抗K63链接泛素抗体Cell Signaling Technology5621
抗肌动蛋白抗体Thermo Fisher ScientificMA5-11869
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher Scientific34579
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BD Biosciences556547
线粒体分离试剂盒Thermo Fisher89801
Monarch PCR和DNA纯化试剂盒New England BiolabsT1030S
PicoGreen定量试剂盒Thermo FisherP7589
脂多糖Sigma--
Nanoliter 2000微操纵器WPIMicro2T
玻璃微电极WPI504949
组织粘合剂3M1469SB
电动转棒仪Huaibei Zhenghua Biological Instruments Co., Ltd.ZH-600B

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
患者样本收集
MD患者(n=15)和VS对照组(n=12)的年龄、性别、诊断标准
阅读提示:Materials and methods - Patients and tissue samples
EH小鼠模型构建
LPS剂量(2 mg/kg)、给药途径(耳后注射)、给药频率(每日一次,连续3天)、小鼠品系(C57BL/6,雄性,6-8周龄)、评估时间点(第5天)
阅读提示:Materials and methods - Animal studies, Results - 1
细胞培养和处理
H2O2浓度(500 µM)、处理时间(24小时)、EdU浓度(10 µM)、cGAMP浓度(2 µg/mL)、MG132浓度(25 µM)
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and transfection
dsDNA转染实验
dsDNA来源(H2O2处理HEI-OC1细胞)、转染浓度(2 µg/mL)、转染时间(24小时)、转染试剂(PEIpro)
阅读提示:Materials and methods - Cytosolic dsDNA isolation and transfection
体外共培养实验
transwell孔径(0.4 μm)、细胞比例、H2O2处理
阅读提示:Materials and methods - Detection of EdU phagocytosis by VRML cells in transwell co-culture system
基因敲除小鼠模型
StingcKO小鼠构建(Lyz2-Cre;Stingflox/flox)、Cul4bcKO小鼠构建(Lyz2-Cre;Cul4bflox/Y)、双敲除小鼠品系
阅读提示:Materials and methods - Animal studies, Results - 3, 6
内淋巴积水评估
IR-L测量方法、耳蜗半圈划分(I-IV)、Reissner膜长度测量
阅读提示:Materials and methods - Quantitative assessment of changes in endolymphatic space in cochlea
听力功能评估
ABR刺激频率(点击声和4、8、12、16、24、32 kHz)、DPOAE频率(12 kHz和16 kHz)、EP测量方法
阅读提示:Materials and methods - Auditory brainstem evaluation, DPOAE, Endocochlear potential measurement
前庭功能评估
VOR测试频率(0.2-1.6 Hz)、VEMP刺激强度(100 dB nHL)、行为学测试参数
阅读提示:Materials and methods - Vestibular evoked myogenic potentials, VOR, Rotarod test, Open field test
生化分析
STING抗体克隆号、CUL4B抗体克隆号、cGAMP和MG132处理时间
阅读提示:Materials and methods - Western blot, Co-immunoprecipitation