中性粒细胞胞外陷阱携带的弹性蛋白酶预防间歇期痛风炎症复发

Neutrophil Extracellular Trap-Borne Elastase Prevents Inflammatory Relapse in Intercritical Gout

作者信息Lei Liu, Lizhen Shan, Han Wang, Christine Schauer, Janina Schoen, Lingjiang Zhu, Ci Lu, Zitao Wang, Yu Xue, Huaxiang Wu, Martin Herrmann
PMID36575650
发布时间2023-06
DOI10.1002/art.42431

实验完整度

包含患者样本分析(cfDNA和AAT水平)、小鼠MSU腹膜炎模型、免疫荧光染色、体外人工痛风石实验等至少两个独立证据层级,并进行了功能验证(AAT诱导炎症复发)和机制验证(NE降解细胞因子)。

主要模型

MSU晶体诱导的小鼠腹膜炎模型 人工痛风石(白垩样腹腔沉积物) 人外周血中性粒细胞体外模型 痛风石患者队列

重点核对

患者分层依据:近一年痛风严重发作次数≤2次 vs ≥3次 ULT驱动的血清cfDNA增加仅在痛风石患者中出现 AAT注射剂量和给药方式:腹腔注射1 mg/ml AAT,MSU后8小时 体外模型中AAT(1 mg/ml)、DNase(20 kU/ml)、RNase(200 U/ml)、sivelestat(10 μg/ml)浓度 体内模型中每组小鼠数量(6只)及采样时间点(AAT后0-2.5小时)

摘要

目的:降尿酸治疗(ULT)期间发生的痛风发作通常与痛风石因组织中的中性粒细胞胞外陷阱(NETs)捕获单钠尿酸盐晶体而收缩有关。本研究旨在分析α1-抗胰蛋白酶对中性粒细胞弹性蛋白酶的阻断作用,结果发现α1-抗胰蛋白酶在不稳定痛风石存在时诱导快速炎症。方法:比较了经历不同次数痛风发作的患者血清中的游离DNA水平。我们研究了ULT启动后血清中的游离DNA和α1-抗胰蛋白酶是否会发生改变。在小鼠中,注射单钠尿酸盐一水合物(MSU)晶体在腹腔内形成模拟痛风石的模型,并使用免疫荧光染色进行分析。最后,通过分析两种人工痛风石和携带有痛风石的小鼠中α1-抗胰蛋白酶的水平,我们研究了炎症的复发。结果:血清中游离DNA的水平与痛风石患者经历的发作次数相关。ULT诱导痛风石患者血清中的游离DNA增加。接受ULT的痛风石患者中观察到α1-抗胰蛋白酶水平的升高。MSU晶体诱导炎症后从小鼠腹膜腔取出的白垩样痛风石显示出丰富的白细胞介素-1β(IL-1β)和IL-6相关NETs的共表达。在MSU晶体诱导的腹膜炎自发消退期间,α1-抗胰蛋白酶诱导了炎症复发。我们观察到,在痛风石消退阶段,α1-抗胰蛋白酶阻断中性粒细胞弹性蛋白酶对细胞因子的降解。结论:ULT导致痛风石收缩,表现为血清游离DNA水平升高。在小鼠痛风石消退阶段,NET相关的弹性蛋白酶降解促炎细胞因子,从而减轻炎症。

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
降尿酸治疗引起痛风石收缩,为什么会导致痛风炎症复发?
核心机制
在痛风石消退阶段,NET相关的中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)降解被捕获的促炎细胞因子(如IL-1β和IL-6),从而减轻炎症;而AAT通过抑制NE,解除这一阻断作用,导致炎症复发。
主要证据
患者血清中cfDNA和AAT水平变化;小鼠MSU晶体诱导的腹膜炎模型显示,AAT注射后IL-1β和IL-6水平升高;体外实验显示AAT抑制NE后,人工痛风石中IL-1β和IL-6释放增加。
研究意义
研究为理解ULT相关痛风发作的机制提供理论依据,可能有助于痛风治疗策略的优化。

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

患者血清cfDNA和AAT水平分析

评估痛风发作频率与血清标志物(cfDNA、AAT)的关系,并观察ULT的影响。

比较了经历不同发作次数的患者血清cfDNA水平,并在ULT前后检测cfDNA和AAT水平。

2

MSU晶体诱导小鼠腹膜炎模型建立

模拟急性痛风炎症和人工痛风石形成。

向小鼠腹腔注射MSU晶体,在不同时间点收集腹腔液检测IL-1β和IL-6,并观察白垩样沉积物。

3

免疫荧光染色分析人工痛风石成分

观察NETs相关成分(DNA、NE)和炎症因子(IL-1β、IL-6)在人工痛风石中的定位。

取出小鼠腹腔内白垩样沉积物,进行免疫荧光染色。

4

体内验证AAT诱导炎症复发

验证AAT是否在MSU腹膜炎消退阶段引起炎症复发。

在小鼠MSU注射8小时后腹腔注射AAT,随后每隔30分钟测定腹膜液中IL-1β和IL-6水平。

5

体外验证AAT诱导炎症因子释放

证明AAT通过抑制NE导致人工痛风石中炎症因子释放。

将人工痛风石研磨后与AAT、DNase/RNase、sivelestat等处理,检测上清中IL-1β和IL-6水平。

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
Quant-iT PicoGreen双链DNA测定试剂盒Invitrogen--
人α1-抗胰蛋白酶ELISA试剂盒(SERPINA1)Abcamab189579
小鼠IL-1β ELISA试剂盒R&D SystemsMLB00C
小鼠IL-6 ELISA试剂盒R&D SystemsM6000B
抗IL-1β抗体R&D SystemsAF-401-SP
抗IL-6抗体InvitrogenAMC0862
抗弹性蛋白酶抗体Abcamab68672
抗CD16抗体Proteintech16559-1-AP
抗HLA-DR抗体ABclonalA11790
Cy3标记驴抗山羊IgGBeyotime BiotechnologyA0502
Alexa Fluor 488标记驴抗兔IgGBiossbs-0295D-AF488
PE-Cy5标记山羊抗大鼠IgGBiossbs-0293G
DAPI染色剂Thermo Fisher Scientific--
Dako荧光封片剂Agilent--
重组小鼠Serpin A1c/AAT蛋白R&D Systems2979-PI-010
西维来司他----
DNA酶----
RNA酶----
胎牛血清Merck Millipore--
尿酸----
淋巴细胞分离液Bio-Rad--
Gallios流式细胞仪Beckman Coulter--
LEGENDplex微珠免疫分析BioLegend--

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
患者样本分析
痛风发作频率分组标准(≤2次/年 vs ≥3次/年);ULT使用情况
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - Patients
cfDNA定量
血液样本处理时间(3小时内分离血清);储存温度-80°C;检测试剂盒
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - Quantification of cfDNA and AAT
AAT定量
检测试剂盒(Abcam ab189579)
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - Quantification of cfDNA and AAT
MSU晶体诱导腹膜炎模型
小鼠品系(C57BL/6雄性,6-8周龄)、注射剂量(3 mg/0.5 ml)、时间点(0-8小时)
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - Model of MSU crystal-induced murine peritonitis
AAT体内注射
AAT剂量(1 mg/ml)、体积(1.5 ml)、注射时间(MSU后8小时);对照(Tris组)
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - NETs and MSU crystal shrinkage model in vivo
体外实验
AAT、sivelestat、DNase、RNase浓度;孵育时间
阅读提示:PATIENTS AND METHODS - Murine NETs and MSU crystal shrinkage model in vitro