Spi1通过调节Clec7a介导的神经炎症和小胶质细胞吞噬作用加重神经病理性疼痛

Spi1 aggravates neuropathic pain by modulating Clec7a-mediated neuroinflammation and microglial phagocytosis

作者信息Yin Xu, Xinli Liu, Hui Chen, Yun Zhao, Yubai Zhao, Yu Xie, Jiahui Pang, Hui Zeng, Yanyan Zeng, Weiwei Peng, Manxu Zheng, Wen Wu
PMID40640733
发布时间2025-07-10
DOI10.1186/s10194-025-02089-x

实验完整度

包含SNI小鼠模型、BV2细胞模型,并通过行为学、分子生物学、膜片钳、荧光素酶和ChIP实验进行功能与机制验证。

主要模型

SNI小鼠模型 LPS诱导的BV2小胶质细胞 HEK-293T细胞

重点核对

SNI小鼠模型,C57BL/6J雄性小鼠(6-8周龄) BV2细胞,LPS处理浓度为1 μg/ml,处理24小时 si-Spi1或oe-Spi1转染BV2细胞48小时,随后LPS处理 AAV-Spi1、AAV-Clec7a等病毒注射于脊髓背角,注射体积0.3 μl,速度200 nl/min 行为学测试时间点:术前1天及术后第1、3、7、14、21天

摘要

背景:小胶质细胞在介导神经损伤反应中至关重要,神经炎症和对中间神经元抑制性突触的吞噬作用可增强神经元兴奋性和疼痛超敏反应。Spi1是中枢神经系统中小胶质细胞稳态的主要调节因子。然而,其在神经病理性疼痛中的功能仍不清楚。本研究旨在探讨Spi1对神经病理性疼痛的影响及其潜在机制。方法:RNA-seq分析确定Spi1是神经病理性疼痛中的一个中心枢纽基因。采用 spared nerve injury (SNI) 小鼠和 LPS 诱导的 BV2 细胞检测 Spi1 的表达。沉默 Spi1 以确定其在 SNI 进展中的作用。分别使用 von Frey 纤维丝和热板评估机械性异常性疼痛和热异常性疼痛。通过 western blot、免疫荧光或 qPCR 检测促炎标志物 CD86、抗炎标志物 CD206 以及炎症细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的表达。此外,通过免疫荧光检测小胶质细胞形态变化、CD68 或 VGAT 在小胶质细胞中的体积,以反映小胶质细胞活化和吞噬作用。采用膜片钳评估神经元兴奋性。通过荧光素酶实验和 ChIP-qPCR 确定 Spi1 与 Clec7a 启动子的结合。随后,在体内和体外进行拯救实验,以阐明 Spi1 是否通过 Clec7a 发挥作用。结果:在 SNI 小鼠脊髓和 LPS 刺激的 BV2 细胞中观察到 Spi1 表达升高。Spi1 敲低减轻了 SNI 诱导的机械性和热异常性疼痛,减少了炎症细胞因子的释放和促炎标志物 CD86 的表达,降低了小胶质细胞中 CD68 或 VGAT 的体积,并增加了神经元自发性抑制性突触后电流(sIPSCs)的频率。机制上,通过荧光素酶实验和 ChIP-PCR 发现 Spi1 与 Clec7a 的启动子结合。体内和体外拯救实验表明,Spi1 通过 Clec7a 加重疼痛超敏反应、促进神经炎症并增强小胶质细胞吞噬作用。结论:我们的结果强调 Spi1-Clec7a 轴是神经病理性疼痛的关键因素,通过促进神经炎症和小胶质细胞吞噬作用,从而表明其是缓解神经病理性疼痛的一个有前景的治疗靶点。

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
Spi1是否通过调节Clec7a介导的神经炎症和小胶质细胞吞噬作用影响神经病理性疼痛?
核心机制
Spi1作为转录因子直接结合Clec7a启动子,上调其表达,从而促进小胶质细胞促炎表型转化和过度吞噬抑制性突触,增强脊髓神经元兴奋性,加重疼痛。
主要证据
SNI小鼠和LPS处理的BV2细胞中Spi1表达升高;Spi1敲低缓解疼痛行为、减轻神经炎症和吞噬;荧光素酶实验和ChIP-qPCR证实Spi1与Clec7a启动子结合;体内外拯救实验表明Clec7a过表达逆转Spi1敲低的效果。
研究意义
靶向Spi1-Clec7a轴可能为神经病理性疼痛提供潜在的治疗策略。

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

模型建立与基因筛选

建立SNI小鼠模型并通过转录组测序筛选关键调控基因。

对SNI小鼠L4-6脊髓进行RNA-seq,使用STRING和CytoHubba识别枢纽基因,并通过qPCR验证Spi1表达变化。

2

Spi1表达与细胞定位验证

验证Spi1在体内和体外的表达变化及其细胞类型定位。

通过Western blot、免疫荧光和qPCR检测SNI小鼠脊髓和LPS处理的BV2细胞中Spi1的表达,并通过双免疫荧光染色观察Spi1与Iba1的共定位。

3

Spi1功能缺失与过表达研究

评估Spi1敲低或过表达对疼痛行为、神经炎症和小胶质细胞吞噬功能的影响。

在小鼠脊髓注射Sh-Spi1 AAV敲低Spi1,或在BV2细胞中转染si-Spi1或oe-Spi1,分别进行行为学测试、炎症因子检测、小胶质细胞形态分析、吞噬实验和电生理记录。

4

Spi1调控Clec7a的机制研究

验证Spi1是否通过直接结合Clec7a启动子调控其转录。

使用JASPAR预测Spi1在Clec7a启动子区(2kb)的结合位点,构建突变体,通过荧光素酶报告基因和ChIP-qPCR验证结合。

5

Clec7a功能验证

评估Clec7a敲低对疼痛行为、神经炎症和小胶质细胞吞噬的影响。

在小鼠脊髓注射Sh-Clec7a AAV,敲低Clec7a,进行行为学测试、炎症因子检测和小胶质细胞吞噬分析。

6

体内外拯救实验

验证Spi1的作用是否依赖Clec7a。

在BV2细胞中共转染oe-Spi1和si-Clec7a,检测炎症表型和吞噬变化;在SNI小鼠中注射Sh-Spi1和AAV-Clec7a,观察疼痛行为变化。

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
DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清GibcoA5669401
脂多糖----
RNA提取试剂AGAG21102
PVDF膜Millipore--
一抗:兔抗CD86Proteintech13395-1-AP
一抗:兔抗CD206CST24595
一抗:小鼠抗Spi1SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGYsc-390405
一抗:小鼠抗β-微管蛋白AbmartM20005S
一抗:兔抗Clec7aSAB Signalway Antibody35673
Immobilon Western HRP底物Millipore--
UVITEC图像分析仪UVITEC--
Evo M-MLV反转录试剂预混液AGAG11706
SYBR Green Pro Taq HS预混PCR试剂盒AGAG11718
NanoDrop2000分光光度计Thermo Fisher--
含DAPI封片剂----
一抗:兔抗Clec7aAbcamab300497
一抗:小鼠抗Spi1SANTA CRUZ BIOTECHNOLOGYsc-390405
一抗:小鼠抗Iba1Abcamab283319
一抗:大鼠抗CD68Abcamab53444
一抗:Iba1兔抗体Abcamab178847
一抗:NeuN (E4M5P) 小鼠抗体CST94403S
一抗:GFAP小鼠抗体CST3670s
一抗:VGAT兔抗体GeneTexGTX637107, 44788
一抗:CD86大鼠抗体Abcamab119857
一抗:CD206兔抗体CST24595
山羊抗大鼠荧光二抗488Abcamab150165
山羊抗兔荧光二抗488Abcamab150077
山羊抗小鼠荧光二抗Biossbs-0296G-AF594
共聚焦显微镜(Nikon Eclipse Ti)Nikon--
标准显微镜(Nikon Ti2-E)Nikon--
酵母聚糖InvitrogenZ23373
山羊抗兔荧光二抗Biossbs-0295G-Cy5
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
多功能酶标仪(SYNERGY H1)BIOTEK--
CHIP试剂盒CST9003S
Spi1抗体Abcamab227835
振动切片机(VT1200S)Leica--
MultiClamp 700B放大器HEKA--
Axon数模转换器Axon Instruments--
腺相关病毒(AAV)----

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重、SNI手术步骤(具体结扎神经)、术后时间点
阅读提示:Methods中的Animals和SNI surgery部分
细胞模型建立
BV2细胞培养条件、LPS浓度和处理时间、siRNA转染浓度和时间
阅读提示:Methods中的Cell culture and intervention部分
行为学检测
von Frey filament测试的起始力度、递增方法、测试间隔、热板温度、截止时间
阅读提示:Methods中的Mechanical allodynia analyses和Thermal hyperalgesia analysis部分
基因干预
AAV血清型、注射剂量、注射部位、注射体积、速度、病毒滴度、注射时间点
阅读提示:Methods中的Intraspinal injection部分
炎症指标检测
一抗稀释比、二抗选择、Western blot或qPCR的具体步骤
阅读提示:Methods中的Western blot和Quantitative real-time polymerase chain reaction部分
吞噬功能检测
Zymosan浓度、共孵育时间、细胞密度、固定和染色步骤
阅读提示:Methods中的Phagocytosis assay部分
机制验证
荧光素酶报告基因的质粒构建(突变位点)、ChIP抗体的用量和孵育时间
阅读提示:Methods中的Double luciferase reporter gene assay和Chromatin immunoprecipitation (CHIP) assay部分