血小板反应蛋白-1通过结合整合素β3抑制NF-κB通路从而抑制血管钙化

Thrombospondin-1 binds to integrin β3 to inhibit vascular calcification through suppression of NF-κB pathway

作者信息Fang Liu, Qingchun Liang, Li Li, Yuan Gong, Mingxi Li, Liyun Feng, An Chen, Yuanzhi Ye, Zirong Lan, Yining Li, Jing-Song Ou, Lihe Lu, Jianyun Yan
PMID40084742
期刊J Pathol
发布时间2025-05
DOI10.1002/path.6417

实验完整度

高

包含细胞实验(VSMC钙化)、人动脉环培养、CKD大鼠模型、THBS1条件敲除小鼠及体内外功能验证和机制研究。

主要模型

大鼠原代血管平滑肌细胞 人血管平滑肌细胞 CKD大鼠模型 THBS1条件敲除小鼠

重点核对

THBS1表达在钙化VSMCs和CKD大鼠动脉中上调 THBS1敲低加剧VSMC钙化,过表达减轻钙化 THBS1与整合素β3结合 整合素β3敲低逆转THBS1对NF-κB信号的抑制 NF-κB抑制剂PDTC逆转THBS1敲低诱导的VSMC钙化

摘要

血管钙化是慢性肾脏病(CKD)患者心血管事件全因死亡的重要危险因素。血管细胞外基质(ECM)蛋白已被证明可调节血管钙化。ECM蛋白血小板反应蛋白1(THBS1/TSP-1)在血管疾病的调节中起关键作用。然而,THBS1是否参与CKD患者的血管钙化仍不清楚。在本研究中,来自基因表达综合数据库(GEO)GSE146638的RNA测序数据集显示,THBS1在CKD大鼠主动脉中上调。酶联免疫吸附试验(ELISA)显示,伴有胸主动脉钙化的CKD患者血清THBS1水平升高。Western blotting和免疫荧光分析显示,THBS1在钙化的血管平滑肌细胞(VSMCs)和动脉中表达增加。THBS1敲低加剧了高磷和高钙诱导的大鼠VSMC钙化,如茜素红染色和钙含量测定所示。相反,THBS1过表达减轻了VSMC钙化和CKD大鼠的腹主动脉钙化。此外,添加重组THBS1蛋白抑制了VSMCs和人动脉环的钙化。平滑肌细胞特异性敲除THBS1的小鼠经维生素D3处理后表现出加重的主动脉钙化。机制上,蛋白质-蛋白质相互作用数据库STRING分析和免疫共沉淀实验揭示THBS1与整合素β3结合。降低整合素β3水平消除了THBS1对血管钙化的保护作用。RNA-seq分析显示THBS1过表达调节核因子-κB(NF-κB)信号通路。值得注意的是,THBS1过表达对NF-κB信号的抑制作用被整合素β3敲低所消除。总之,THBS1与整合素β3相互作用,通过抑制NF-κB信号抑制血管钙化,为CKD血管钙化提供了一个有前景的治疗靶点。© 2025英国和爱尔兰病理学会。

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
THBS1是否参与CKD相关的血管钙化及其机制是什么?
核心机制
THBS1通过结合整合素β3,抑制NF-κB信号通路,从而抑制血管钙化。
主要证据
体外VSMC钙化模型、体内CKD大鼠模型和THBS1条件敲除小鼠模型,以及Co-IP、RNA-seq和western blotting验证,证明THBS1通过与整合素β3结合抑制NF-κB信号。
研究意义
THBS1/整合素β3信号可能成为血管钙化预防和治疗的潜在靶点。

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

发现THBS1在钙化中表达上调

筛选与CKD血管钙化相关的候选ECM基因,并验证THBS1表达变化。

分析GEO数据集GSE146638,比较CKD大鼠和对照主动脉的差异表达基因;检测CKD患者血清THBS1水平;检测人/大鼠VSMCs在钙化培养基处理后的THBS1蛋白水平;免疫荧光检测CKD大鼠和人动脉环中THBS1表达。

2

THBS1敲低对VSMC钙化的影响

评估THBS1功能缺失对VSMC钙化的影响。

使用siRNA敲低大鼠VSMC中的THBS1,在钙化培养基中培养后,通过茜素红染色和钙含量测定评估矿化,并通过western blotting检测成骨标志物。

3

THBS1过表达对血管钙化的影响

评估THBS1过表达在体外和体内对血管钙化的影响。

用腺病毒Ad/THBS1感染大鼠VSMCs,并在CM中培养;用Ad/THBS1预处理CKD大鼠腹主动脉,然后诱导钙化;通过茜素红染色和钙含量测定评估钙化程度。

4

重组THBS1蛋白对血管钙化的影响

验证THBS1蛋白直接给予对VSMC和人动脉环钙化的影响。

用不同浓度重组人THBS1处理人VSMCs和人动脉环,在CM中培养后,通过茜素红染色和钙含量测定评估钙化。

5

THBS1条件敲除小鼠的钙化表型

在体内验证平滑肌细胞特异性THBS1缺失对血管钙化的影响。

生成TAGLN-Cre;THBS1f/f小鼠,用维生素D3诱导主动脉钙化,通过茜素红染色和钙含量测定评估钙化程度。

6

THBS1与整合素β3相互作用鉴定

确定THBS1的结合受体。

利用STRING数据库和COXPRESdb筛选候选膜蛋白,通过免疫共沉淀验证THBS1与整合素β3的相互作用。

7

整合素β3在THBS1功能中的作用

验证整合素β3是否介导THBS1抑制血管钙化的作用。

在VSMCs中敲低整合素β3,同时过表达THBS1,在CM中培养后检测钙化和成骨标志物。

8

NF-κB信号通路在THBS1功能中的作用

探索THBS1抑制血管钙化的下游机制。

RNA-seq分析THBS1过表达后的差异表达基因和KEGG通路;Western blotting检测NF-κB p65磷酸化及下游炎症因子;免疫荧光检测p65核转位;使用NF-κB抑制剂PDTC验证。

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。

验证分子表达变化
验证蛋白相互作用
验证信号通路

产品清单

实验环节名称品牌货号
维生素D3Sigma-Aldrich--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
β-甘油磷酸Sigma-Aldrich--
氯化钙Sigma-Aldrich--
重组人THBS1蛋白Sigma-Aldrich--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
THBS1 siRNATsingke--
ITGB3 siRNATsingke--
CD47 siRNATsingke--
CD36 siRNATsingke--
茜素红Solarbio--
钙含量检测试剂盒Elabscience--
人THBS1 ELISA试剂盒Elabscience--
Triton X-100Beyotime--
免疫染色封闭液Beyotime--
DAPIMolecular Probes--
抗THBS1抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13398
抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242S
抗ACTA2抗体Abcamab7817
Alexa fluor 594标记二抗Thermo Fisher ScientificA-11012
Alexa fluor 647标记二抗Cell Signaling Technology4410S
Alexa fluor 647标记二抗Cell Signaling Technology4412S
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂Roche--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
抗THBS1抗体Thermo Fisher ScientificMA5-13398
抗BMP2抗体Abcamab214821
抗Runx2抗体Cell Signaling Technology12556S
抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242S
抗磷酸化NF-κB抗体Cell Signaling Technology3033S
抗整合素β3抗体Abcamab119992
抗β-actin抗体ProteintechHRP-66009
抗IL-6抗体Abcamab259341
抗IL-1β抗体WanleibioWL00891
抗FLAG抗体Proteintech20543-1-AP
抗HA抗体Proteintech51064-2-AP
抗ACTA2抗体Proteintech14395-1-AP
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT试剂盒TransGen Biotech--
SYBR Green PCR预混液Accurate Biology--
StepOne实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Pierce IP裂解液Thermo Fisher Scientific--
抗Flag磁珠BimakeB26101
抗HA M2亲和珠MedChemExpressHY-K0201
Pierce Classic磁珠免疫共沉淀试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Ad/THBS1腺病毒WZ Biosciences Inc--
Ad/GFP腺病毒WZ Biosciences Inc--
骨化三醇Aladdin--
PF-127水凝胶----

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
CKD大鼠模型:5/6肾切除,高钙(4%)高磷(1.8%)饮食,骨化三醇(1 μg/kg灌胃,隔天一次,持续3周);维生素D3诱导小鼠模型:5×10^5 IU/kg皮下注射连续3天
阅读提示:Methods: Animals
细胞处理
VSMCs使用CM(含10 mM β-甘油磷酸和3 mM氯化钙)处理5-7天;重组THBS1浓度:0.05、0.2、1 nM处理VSMCs,2、5、10 nM处理动脉环;siRNA浓度15 nM;Ad/THBS1 MOI=25
阅读提示:Methods: Cell culture, Adenovirus infection, siRNA transfection
THBS1表达检测
Western blotting和免疫荧光条件:抗体稀释度、孵育时间;ELISA试剂盒;qPCR引物序列
阅读提示:Methods: Western blotting, Immunofluorescence, Measurements of serum THBS1, RT-qPCR
蛋白相互作用
Co-IP实验条件:细胞裂解、抗体孵育、磁珠、洗涤缓冲液
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation
信号通路分析
RNA-seq实验设计:Ad/GFP或Ad/THBS1处理72小时,每组3个样本;差异基因筛选阈值|FC|≥1.2且Q≤0.05;NF-κB通路相关检测
阅读提示:Methods: RNA sequencing, Results: THBS1 inhibits NF-κB signaling