多发性硬化中髓系细胞BTK表达与铁蓄积的关系

The relation between BTK expression and iron accumulation of myeloid cells in multiple sclerosis

作者信息Anja Steinmaurer, Christian Riedl, Theresa König, Giulia Testa, Ulrike Köck, Jan Bauer, Hans Lassmann, Romana Höftberger, Thomas Berger, Isabella Wimmer, Simon Hametner
PMID38254312
发布时间2024-09
DOI10.1111/bpa.13240

实验完整度

高

包含人脑组织病理分析(对照组和MS病灶)和HMC3细胞体外功能实验,涉及免疫组化、免疫荧光、qPCR、Western blot等验证。

主要模型

人脑组织样本(对照组和MS病灶) HMC3人永生化小胶质细胞系 MS病灶类型(活动性、慢性活动性、非活动性)

重点核对

BTK抑制剂Evobrutinib浓度10μM处理铁负载HMC3细胞12小时 铁负载使用1μg/mL iron-dextran处理20小时 HMC3细胞培养于含10% FCS和1%青霉素-链霉素的EMEM培养基,37°C、5% CO2 qPCR和Western blot实验重复至少三次,数据以均值±SEM表示 统计分析采用配对t检验和单因素方差分析

摘要

布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)的激活已被证明在B细胞和髓系细胞与B细胞受体、Fc受体、Toll样受体及多种趋化因子受体结合后的促炎反应中发挥关键作用。既往报告提示BTK积极参与多发性硬化(MS)的发病机制。BTK抑制剂Evobrutinib已被证明可减少复发缓解型MS患者的钆增强病灶数量和复发次数。在体外,BTK抑制导致吞噬活性降低,并调节小胶质细胞和巨噬细胞依赖BTK的炎症信号。在此,我们研究了尸检对照组(n=10)和MS(n=23)脑组织中BTK和CD68的蛋白表达以及铁蓄积,重点关注小胶质细胞和巨噬细胞。MS病例涵盖活动性、慢性活动性和非活动性病灶。在所有感兴趣区域中,BTK+和铁+细胞呈正相关,且与CD68一起,在活动性病灶中心和慢性活动性病灶边缘显示出最高数量。然后,我们在体外研究了人永生化小胶质细胞样HMC3细胞系中BTK抑制的作用。具体而言,我们用铁-葡聚糖负载HMC3细胞,随后给予BTK抑制剂Evobrutinib。单独铁处理诱导促炎表型,并增加铁输入蛋白以及细胞内铁储存蛋白铁蛋白轻链(FTL)的表达。对铁负载细胞的BTK抑制减弱了小胶质细胞相关炎症基因以及铁输入蛋白的表达,而铁输出蛋白铁转运蛋白则上调。我们的数据表明,BTK抑制不仅减弱促炎反应,还减少活化小胶质细胞和巨噬细胞中的铁输入和储存,可能对MS慢性活动性病灶中小胶质细胞的铁蓄积产生影响。

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
BTK表达与髓系细胞铁蓄积在多发性硬化中的关系,以及BTK抑制对铁负载小胶质细胞炎症和铁代谢的影响。
核心机制
BTK抑制通过下调铁输入蛋白(如TIM1、LRP1、DMT1)和铁储存蛋白FTL,上调铁输出蛋白FPN,并减弱促炎反应,从而减少小胶质细胞的铁蓄积。
主要证据
人脑组织免疫组化显示BTK+和铁+细胞在活动性病灶和慢性活动性病灶边缘显著增多且相关;HMC3细胞实验显示Evobrutinib抑制铁负载诱导的炎症基因和铁输入基因表达,并上调FPN。
研究意义
研究提示BTK抑制可能减轻MS慢性活动性病灶的炎症和铁蓄积,为BTK抑制剂临床试验提供基础,并可能使MRI上的顺磁性边缘病灶成为治疗监测的指标。

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

人脑组织免疫组化分析

评估MS患者和对照组脑组织中BTK、CD68和铁阳性细胞的分布和数量。

对尸检脑组织切片进行免疫组化染色,检测BTK、CD68和铁(TBB),并手动计数不同感兴趣区域内的阳性细胞。

2

HMC3细胞培养和铁负载

建立铁负载的小胶质细胞模型,模拟MS病灶中的铁蓄积条件。

HMC3细胞分为对照组(EMEM)、铁负载组(1μg/mL iron-dextran处理20小时)和铁负载+Evobrutinib组(iron-dextran后10μM Evobrutinib处理12小时)。

3

基因表达分析

检测铁负载和BTK抑制对炎症和铁代谢相关基因mRNA表达的影响。

提取RNA,逆转录后用qPCR检测炎症相关基因(TLR4、NFKB1、RELA、NLRP3、IL6、IL1B等)和铁代谢相关基因(FTL、DMT1、TIM1、FPN、LRP1、HAMP)的表达。

4

蛋白质表达分析

验证BTK抑制对铁相关蛋白和炎症蛋白表达的影响。

通过Western blot检测铁相关蛋白(Dmt-1、Lrp-1、Tim-1、hepcidin、ferritin)和炎症蛋白(IL-1b、RelA、TLR4)的表达,并通过免疫细胞化学可视化Iba-1、ferritin和FPN的定位。

5

免疫组织化学验证体外结果

验证铁代谢相关蛋白在MS慢性活动性病灶边缘的表达。

对慢性活动性MS病灶进行免疫组化染色,评估Lrp-1、Tim-1和NLRP3的表达,并与CD68阳性细胞分布进行比较。

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
EMEM培养基ATCC30-2003
胎牛血清Sigma-AldrichF9665
青霉素-链霉素溶液Gibco15140122
铁-葡聚糖MerckD8517
EvobrutinibSelleckchemS8777
TRK裂解缓冲液VWR Life ScienceVWRC13-TRK-02_P
MicroSpin总RNA提取试剂盒VWR Life Science13-6831-02
NanoDrop™ Lite分光光度计Thermo Scientific™ND-LITE-PR
iScript™ cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708891
SsoAdvanced™通用SYBR® Green超混合液Bio-Rad1705060
PrimePCR™ SYBR® Green检测Bio-Rad10025636
7900HT快速实时PCR系统Applied Biosystems®--
RIPA裂解缓冲液Thermo Scientific™89901
Halt™蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Scientific™78440
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific™23225
EveryBlot封闭缓冲液Bio-Rad12010020
Clarity™ Western ECL底物Bio-Rad1705060
Fusion FX6成像系统Vilber--
Dako REAL EnVision检测系统DakoK5007
DAB显色剂----
迈耶氏苏木素----
Epredia™ Shandon™ Consul-Mount™封片剂Fisher Scientific12590017
ProLong™ Gold抗淬灭封片剂Invitrogen™P36934
DAPI----
Alexa Fluor™ Plus鬼笔环肽Invitrogen™R415
488-驴抗小鼠Jackson ImmunoresearchAB_2338852
链霉亲和素-Cy3Jackson ImmunoresearchAB_2337244
Cy5-驴抗兔Jackson ImmunoresearchAB_2338013
CD68抗体DakoGA60961-2
BTK抗体abcamab208937
Tim-1抗体InvitrogenPA5-98302
Lrp-1抗体abcamab92544
NLRP3抗体DakoEPR23094-1
铁蛋白抗体Sigma-AldrichF5012
Dmt-1抗体Biossbs-3577R
铁调素抗体Biossbs-10348R
RelA (NFkB p65)抗体Cell Signaling Technology8242S
IL-1β抗体InvitrogenP420B
TLR4抗体Novus Biological76B357.1
β-肌动蛋白抗体abcamab6276
Iba-1抗体FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation019-19741
FPN抗体NovusBioNBP2-75923
抗小鼠二抗Bio-Rad1706516
抗兔二抗Bio-Rad1706515
T-75培养瓶Thermo Scientific™156499
12孔板Corning3513
60毫米培养皿TPP93060
8孔Nunc™ Lab-Tek™腔室载玻片Thermo Scientific™177445
杜氏磷酸盐缓冲液Thermo Scientific™14190094
RPMI培养基Thermo Scientific™21875034
柠檬酸盐缓冲液----
Dako抗体稀释液DakoS2022-30-2
硫化铵----
Sorensen磷酸盐缓冲液----
迈耶氏苏木素----
酪胺信号放大系统DakoK0675
生物素化二抗DakoK0675
链霉亲和素偶联辣根过氧化物酶DakoK0675
过氧化氢----
甲醇----
乙醇----
二甲苯----
胰蛋白酶----
鬼笔环肽Invitrogen™R415

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
人脑组织分析
样本来源、病灶类型(活动性、慢性活动性、非活动性)、对照组和MS病例数、免疫组化抗体浓度、铁染色方法
阅读提示:参见 'Patient samples' 和 'Immunohistochemistry' 部分(2.1, 2.2, 2.3)
HMC3细胞培养和处理
细胞系来源、培养条件、铁-葡聚糖浓度和处理时间、Evobrutinib浓度和处理时间、对照设置
阅读提示:参见 'Cell culture and treatments' 部分(2.5)
基因表达分析
RNA提取方法、逆转录条件、qPCR反应体系、引物序列、内参基因、相对定量方法
阅读提示:参见 'RNA isolation, reverse transcription, and quantitative polymerase chain reaction' 部分(2.6)
蛋白质表达分析
蛋白提取方法、抗体列表及稀释度、内参蛋白、Western blot条件
阅读提示:参见 'Protein isolation and Western blot' 部分(2.7)
免疫细胞化学
细胞固定和通透条件、抗体浓度、荧光标记
阅读提示:参见 'Immunocytochemistry' 部分(2.8)