创伤性脑损伤患者单核细胞术后瞬时过表达CXCR2驱动单核细胞向脑脊液趋化并增强单核细胞介导的神经元免疫原性细胞死亡(体外)

Transient post-operative overexpression of CXCR2 on monocytes of traumatic brain injury patients drives monocyte chemotaxis toward cerebrospinal fluid and enhances monocyte-mediated immunogenic cell death of neurons in vitro

作者信息Huayang Wang, Qibing Huang, Zhijie Zhang, Jian Ji, Tao Sun, Donghai Wang
PMID35768823
发布时间2022-06-29
DOI10.1186/s12974-022-02535-6

实验完整度

包含临床样本分析(外周血和CSF单核细胞CXCR2表达与预后关联)、体外细胞实验(TBI血清/CSF刺激、CXCR2拮抗剂干预)以及机制研究(趋化实验、共培养诱导神经元ICD),证据层级独立且含功能验证。

主要模型

外周血CD14+单核细胞 脑脊液CD14+单核细胞 SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞系 TBI患者及非TBI患者样本

重点核对

TBI患者术后CXCR2表达峰值时间点(术后第1天) TBI血清/CSF浓度(20%)及处理时间(24小时) SB225002浓度(10 μM)及预处理时间(2小时) H2O2浓度(50 μM)处理SH-SY5Y细胞5分钟 Transwell实验迁移时间(16小时)

摘要

背景:创伤性脑损伤(TBI)后,由于血脑屏障的破坏,外周单核细胞浸润到中枢神经系统,并在神经炎症中发挥重要作用。然而,调节 TBI 后外周单核细胞运动和功能的机制尚未完全阐明。方法:招募在我院接受手术的 TBI 患者。通过流式细胞术分析 TBI 患者手术前后外周血和脑脊液(CSF)中 CD14+ 单核细胞上 CXCR2 的表达,并与 2-24 个月前遭受 TBI 并行颅骨成形术的患者进行比较。体外,使用 TBI/非 TBI 患者的血清或 CSF 处理从健康志愿者分离的外周单核细胞,评估其对 CXCR2 表达的影响。Transwell 实验分析 CXCR2 在单核细胞向 CSF 趋化中的作用。在间接共培养系统中探讨 CXCR2 在单核细胞介导的神经细胞免疫原性细胞死亡(ICD)中的作用。结果:TBI 患者外周血和 CSF 中的单核细胞在手术后不久检测到 CXCR2 的瞬时上调,并与不良结局相关。TBI 血清和 CSF 促进单核细胞 CXCR2 表达,地塞米松可逆转这一效应。TBI 患者外周单核细胞向 CSF 的趋化性增强,炎症细胞因子分泌增加。CXCR2 拮抗剂 SB225002 减少单核细胞向 TBI CSF 的趋化,并降低 TBI 血清处理的单核细胞中促炎细胞因子的分泌。SB225002 还减轻了与 TBI 血清处理的单核细胞共培养的神经细胞的 ICD。结论:CXCR2 在 TBI 患者手术后外周单核细胞中瞬时过表达,并驱动外周单核细胞向 CSF 的趋化和单核细胞介导的神经细胞 ICD。因此,CXCR2 可能成为基于单核细胞的 TBI 治疗的靶点。

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
创伤性脑损伤后外周单核细胞CXCR2表达变化及其在单核细胞向脑脊液趋化和介导神经细胞免疫原性细胞死亡中的作用。
核心机制
TBI血清/CSF通过NF-κB通路促进单核细胞CXCR2表达,CXCR2信号增强单核细胞向CSF趋化,并促进单核细胞分泌促炎细胞因子(IL-1β、TNF-α),从而加剧氧化应激诱导的神经元ICD。
主要证据
临床样本显示TBI患者术后单核细胞CXCR2瞬时上调且与不良预后相关;体外实验显示TBI血清/CSF促进CXCR2表达,CXCR2拮抗剂SB225002抑制趋化和ICD相关指标(HMGB1释放、CRT暴露、ATP分泌)。
研究意义
研究表明CXCR2通路是单核细胞介导的神经炎症的重要机制,可能成为减轻TBI后继发性损伤的靶点,为基于单核细胞的TBI治疗提供依据。

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

临床样本收集与分组

分析TBI患者围手术期外周血和CSF中单核细胞CXCR2表达的动态变化及其与预后的关系。

招募TBI手术患者(n=74)和颅骨成形术患者(n=47),采集外周血和CSF,通过流式细胞术检测CD14+单核细胞CXCR2表达,并记录临床数据(GCS、ICP等)。

2

体外TBI血清/CSF刺激单核细胞

验证TBI血清/CSF对单核细胞CXCR2表达的影响及NF-κB通路参与。

从健康志愿者分离CD14+单核细胞,用TBI/非TBI血清或CSF(20%)处理24小时,检测CXCR2表达和p65 mRNA水平,并用Dexamethasone处理验证通路。

3

Transwell趋化实验

评估CXCR2在单核细胞向TBI CSF趋化中的作用。

将TBI/非TBI患者分离的外周单核细胞置于Transwell上室,下室加入TBI/非TBI CSF或SH-SY5Y条件培养基,16小时后计数迁移细胞,并用SB225002预处理抑制CXCR2。

4

间接共培养诱导神经元ICD

验证TBI血清处理单核细胞促进神经元免疫原性细胞死亡,及CXCR2信号的作用。

SH-SY5Y细胞经H2O2处理后,与TBI/非TBI血清处理的单核细胞在Transwell共培养,检测凋亡率、HMGB1释放、CRT暴露和ATP分泌,并加入SB225002评估抑制效果。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗人CD16 (克隆3G8)-FITCBioLegend302006
抗人CD14 (克隆MΦP9)-PEBecton Dickinson347497
抗人CXCR2 (克隆5E8/CXCR2)-APCBioLegend320710
抗人CD11b (克隆ICRF44)-FITCBioLegend301330
抗人CRT (克隆1G6A7)-APCNovus BiologicalsNBP1-47518APC
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
Ficoll-Paque Plus分离液Sigma-Aldrich--
抗CD14偶联磁珠Miltenyi Biotech--
RPMI 1640培养基----
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
SB225002Selleck ChemicalsS7651
脂多糖Sigma-AldrichL3012
地塞米松----
TRIzol试剂Invitrogen--
LightCycler 2.0实时荧光定量PCR仪Roche--
Transwell小室(24孔,5 μm孔径)Corning--
人IL-1β ELISA试剂盒Elabscience BiotechH0149c
人IL-10 ELISA试剂盒Elabscience BiotechE-EL-H0103c
人TNF-α ELISA试剂盒Elabscience BiotechE-EL-H0109c
人CXCL1 ELISA试剂盒CusabioCSB-E09150h
人CXCL2 ELISA试剂盒CusabioCSB-E07420h
人CXCL8 ELISA试剂盒Elabscience BiotechH6008
人HMGB-1 ELISA试剂盒Elabscience BiotechE-EL-H1554
FITC Annexin V凋亡检测试剂盒IBD Pharmingen556547
HMGB1兔抗体Cell Signaling Technology3935
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor® 488)Abcamab150077
DAPISolarbioC0065
IX81倒置荧光显微镜Olympus--
DP73显微镜数字相机Olympus--
ATP化学发光检测试剂盒ElabscienceE-BC-F002

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
样本收集与分组
TBI患者入组标准:GCS 3-15,手术类型(血肿抽吸、开颅、去骨瓣减压);采样时间点(术前、术后第0-7天)
阅读提示:Materials and methods: Patients and sample collection; Results: Fig. 1
体外TBI血清/CSF刺激
血清/CSF浓度(20%)、处理时间(24小时)、单核细胞数量(1×10^6)
阅读提示:Materials and methods: Isolation and culture of human peripheral blood monocytes; Results: Fig. 3
趋化实验
CSF浓度(50%)、迁移时间(16小时)、单核细胞数量(1×10^5)、SB225002浓度(10 μM)及预处理时间(2小时)
阅读提示:Materials and methods: Chemotaxis assay; Results: Fig. 4
共培养诱导ICD
SH-SY5Y细胞数量(1×10^5)、H2O2浓度(50 μM)及处理时间(5分钟)、单核细胞数量(1×10^6)、共培养时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Apoptosis assay; Results: Fig. 6