LAG3限制α-突触核蛋白肠脑传播模型中调节性T细胞的增殖

LAG3 limits regulatory T cell proliferation in α-synuclein gut-to-brain transmission model

作者信息Wei-Xin Kong, Zhi-Ling Zhang, Jin Li, Si Zhu, Chong Li, Xiao-Li Dong, Ting-Ting Gan, Di Hu, Feng-Chu Liang, Ping-Yi Xu, Wen-Yuan Guo
PMID40618163
发布时间2025-07
DOI10.1186/s12974-025-03502-7

实验完整度

包含LAG3敲除小鼠模型、体内PFF注射模型、体外细胞实验(CD4+T细胞、Treg)、免疫组化、Western blot、流式细胞术等多层级验证,并明确功能验证和机制研究(IL-2/STAT5通路)。

主要模型

LAG3敲除小鼠 α-syn PFF肠道注射小鼠模型 脾脏来源的CD4+T细胞及Treg细胞

重点核对

LAG3基因敲除状态(LAG3-/-) α-syn PFF注射部位(幽门和十二指肠肌层)及剂量(25 μg/只) Treg细胞比例(CD25+Foxp3+) IL-2/STAT5通路磷酸化水平(p-JAK1、p-STAT5)

摘要

背景:病理性α-突触核蛋白(α-syn)可从肠道传播至中枢神经系统(CNS),其中CD4+T细胞在这一过程中发挥关键作用。淋巴细胞激活基因3(LAG3)参与肠道炎症,调节CD4+T细胞增殖和功能,并能特异性结合病理性α-syn介导细胞间传播。然而,LAG3是否参与病理性α-syn从肠道向大脑的传播仍不清楚。方法:我们利用LAG3敲除小鼠,结合将α-syn预形成纤维(PFF)注射到幽门和十二指肠纵肌和环肌层中,以模拟帕金森病(PD)。我们使用免疫组织化学染色、Western Blot、流式细胞术检测TH、α-syn、促炎因子、屏障相关蛋白和CD4+T细胞分化的变化。结果:我们的结果表明,LAG3敲除部分改善了心理和行为缺陷、多巴胺系统损伤以及α-syn的肠脑传播,这与调节性T细胞(Treg)增殖增强相关。此外,LAG3敲除改善了肠道功能障碍,并增加了肠道和血脑屏障(BBB)中紧密连接蛋白的表达。在从脾脏分离的CD4+T细胞中,LAG3敲除抑制了α-syn PFF的聚集,从而抑制了α-syn PFF诱导的毒性T细胞反应。LAG3缺失还增强了IL-2/STAT5信号通路,该通路在体内和体外调节Treg比例。结论:我们的研究结果表明,在病理α-syn环境下,LAG3内在限制Treg细胞增殖和功能,并促进α-syn的肠脑传播。

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
LAG3是否参与并调节病理性α-syn从肠道向大脑的传播?
核心机制
LAG3缺失通过增强IL-2/STAT5信号通路,促进Treg细胞增殖,从而抑制α-syn的肠道向大脑传播及其毒性。
主要证据
LAG3敲除小鼠在肠道PFF注射后表现出改善的运动和行为缺陷、减轻的多巴胺能神经元损伤及降低的α-syn病理;脾脏和肠道固有层中Treg比例升高,体外实验显示LAG3缺失促进Treg增殖并抑制CD4+T细胞中α-syn PFF聚集。
研究意义
研究提示靶向肠道LAG3可能为帕金森病提供潜在治疗策略。

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

建立α-syn肠脑传播模型

模拟帕金森病中α-syn从肠道向大脑的传播。

向小鼠幽门和十二指肠肌层注射α-syn PFF或PBS。

2

行为学评估

评估LAG3敲除对PFF诱导的运动和心理缺陷的影响。

进行旷场、爬杆、转棒、抓握等行为学测试。

3

多巴胺系统及α-syn病理检测

检测LAG3敲除对多巴胺神经元和α-syn病理的影响。

通过免疫组化和Western blot检测黑质和纹状体TH阳性细胞、TH蛋白水平及α-syn(p-Ser129)表达。

4

炎症和屏障功能评估

评估LAG3敲除对肠道和中枢炎症及屏障完整性的影响。

检测促炎因子(IL-1β、TNF-α、IFN-γ)和紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1/5)表达。

5

Treg细胞比例和增殖分析

检测LAG3敲除对Treg细胞比例和增殖的影响。

通过流式细胞术检测脾脏和肠道固有层中Treg(CD25+Foxp3+)比例,并进行BrdU增殖实验。

6

机制研究:IL-2/STAT5通路

探究LAG3调节Treg功能的分子机制。

Western blot检测CD4+T细胞和脾脏中IL-2、JAK1、STAT5及其磷酸化水平。

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
C57BL/6小鼠Guangdong YaoKang Biotechnology--
LAG3敲除小鼠Guangdong YaoKang Biotechnology--
大肠杆菌菌株TransGen--
HiTrap层析柱GE Healthcare--
Amicon Ultra超滤管Millipore--
汉密尔顿注射器----
TopScan 3.0视频追踪系统Clever Sys. Inc.--
活性炭粉末SolarbioC7261
阿拉伯胶SolarbioG8130
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
ECL化学发光试剂Beyond Time BiotechnologyP0018M
抗TH抗体Santa Cruzsc-376250 X
抗α-突触核蛋白抗体Proteintech10842-1-AP
抗磷酸化S129 α-突触核蛋白抗体Abcamab51253
抗GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
抗IBA-1抗体Abcamab178846
抗IFN-γ抗体Cell Signaling Technology98139
抗TNF-α抗体Abcamab183218
抗IL-1β抗体Proteintech26048-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体ProteintechHRP-66009
抗ZO-1抗体Abcamab96587
抗Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
抗Claudin-1抗体Abcamab180158
抗Claudin-5抗体Biossbs-10296R
抗IL-2抗体Proteintech60306-1-Ig
抗STAT5抗体Abcamab194898
抗STAT5磷酸化Y694抗体Abcamab32364
抗JAK1抗体Abcamab133666
抗JAK1磷酸化Tyr1034/1035抗体Cell Signaling Technology74129
DAB显色试剂盒Gene Company--
全景扫描仪3DHIESTECH--
共聚焦显微镜ZeissLSM880
冷冻切片机LeicaCM1950
CD4 (L3T4)磁珠Miltenyi Biotec130-117-043
Dynabeads FlowComp小鼠CD8磁珠Invitrogen11462D
小鼠NK细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-115-818
抗F4/80超纯磁珠,小鼠Miltenyi Biotec130-110-443
RPMI1640培养基GIBCOC11875500BT
胎牛血清Zeta LifeZ7010FBS-500
青霉素-链霉素GIBCO15140122
组织解离酶A、B、CGEXSCOPE11300602
细胞筛网Falcon352350
组织解离盒SingleronPythoN
胎牛血清GIBCO10099133
抗CD45抗体(BUV395)BD564279
抗CD3e抗体(FITC)BD553061
抗CD4抗体(BV510)BD563106
抗CD25抗体(BV786)BD564368
抗Foxp3抗体(PE)Invitrogen12-5773-82
抗IL-17A抗体(BV421)BD563354
抗IFN-γ抗体(PE-Cy7)BD557649
白细胞激活混合物BD550583
可固定活力染料780BD565388
抗小鼠CD16/32抗体BD553141
固定/破膜试剂盒Invitrogen00-5523-00
Fortessa X-20流式细胞仪BD--
抗CD44抗体(PerCP-Cy5.5)BD560570
抗CD62L抗体(FITC)BD561917
红细胞裂解液absinabs9101
初始CD4+T细胞分离试剂盒Miltenyi130-104-453
L-谷氨酰胺GIBCO35050061
重组小鼠IL-2PeproTech212-12
重组人TGF-βR&D7666-MB
抗CD3抗体BD553057
抗CD28抗体BD553294
抗BrdU抗体(FITC)Biolegend364104
抗CD25抗体(PE-Cy7)BD552880
前列腺素E2SANTACRUZsc-201225
5-溴脱氧尿苷BeyotimeST1056
组织匀浆器Allsheng--
Tanon5200化学发光成像系统Tanon--
ImageJ软件----
Prism 8.0软件GraphPad Software--

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(C57BL/6)、LAG3敲除状态、性别(雄性)、年龄(8周龄起始,12周龄注射)、饲养环境
阅读提示:Materials and Methods 'Animals'
α-syn PFF注射
PFF注射部位(幽门和十二指肠肌层)、注射剂量(25 μg/只)、注射体积(每点2.5 μl)、PFF浓度(2.5 mg/ml)、注射位点数量(4个)
阅读提示:Materials and Methods 'Intestinal intramuscular α-syn PFF injection'
行为学测试
旷场试验时长(5分钟)、中心区定义、爬杆试验时间限制(60秒)、转棒试验加速范围(4-40 rpm)、训练天数
阅读提示:Materials and Methods 'Behavioral tests'
细胞分离与培养
脾脏来源、分离试剂盒(CD4磁珠、Treg分离试剂盒)、培养基(RPMI1640)、FBS浓度(20%)、PFF处理浓度(10 μmol/L)、处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods 'PFF treatment of splenic CD4+ T cells...'
Treg增殖实验
体外培养条件(PGE2、anti-CD3/CD28)、PFF浓度(10 μmol/L)、BrdU浓度(10 μmol/ml)、孵育时间(4天)、体内注射PFF剂量(12.5 μg)、BrdU剂量(200 μl 10 mg/ml)
阅读提示:Materials and Methods 'Brdu proliferation test'
Western blot
抗体列表及稀释比、蛋白提取方法(RIPA裂解)、电泳和转膜条件、封闭液(5% BSA)、抗体孵育时间(4℃过夜)
阅读提示:Materials and Methods 'Western blot'
流式细胞术
抗体组合及稀释度、细胞刺激(Leukocyte Activation Cocktail)时间(12小时)、固定/破膜步骤、检测仪器(Fortessa X-20)
阅读提示:Materials and Methods 'Flow cytometry analysis'