鸟苷酸结合蛋白5介导的细胞自主免疫抑制牙髓炎中的炎症:一项体外研究

Guanylate-binding protein 5-mediated cell-autonomous immunity suppresses inflammation in dental pulpitis: An in vitro study

作者信息Minchun Huang, Chaoning Zhan, Bo Yang, Yanli Lu, Xiaojun Yang, Jin Hou
PMID38050666
发布时间2024-02
DOI10.1111/iej.14006

实验完整度

包含临床样本表达分析、GEO数据挖掘、细胞功能实验(过表达/敲低)及分子检测,涵盖体外模型和临床验证,证据层级较完整。

主要模型

人牙髓干细胞(HDPSCs) 人正常牙髓组织 人发炎牙髓组织

重点核对

IFN-γ信号通路在发炎牙髓组织中激活(GSEA) GBP5在发炎牙髓组织中选择性上调(qRT-PCR和免疫印迹) IFN-γ诱导HDPSCs中GBP5表达(20ng/mL,24h) LPS刺激HDPSCs浓度(2μg/mL,24h) GBP5敲低效率(shRNA序列,慢病毒感染)

摘要

目的:鸟苷酸结合蛋白5(GBP5)是一种干扰素(IFN)诱导的GTP酶,在针对微生物感染的细胞自主免疫中发挥关键作用。本研究探讨了GBP5在牙髓炎发病中的免疫调节作用。方法:利用基因集富集分析(GSEA)评估IFN-γ信号通路,并基于与牙髓炎相关的基因表达综合(GEO)数据集,筛选正常与发炎牙髓组织中GBP mRNA的差异表达。实验均使用正常牙髓组织和发炎牙髓组织。通过qRT-PCR检测IFNs和GBPs的表达。通过免疫印迹和双重免疫荧光检测牙髓组织中GBP5的细胞定位。在功能研究中,使用IFN-γ预处理或慢病毒载体递送的shRNA分别过表达或敲低人牙髓干细胞(HDPSCs)中的内源性GBP5表达。随后,使用LPS刺激(过表达或敲低GBP5的)HDPSCs以建立体外炎症模型。使用qRT-PCR和ELISA检测促炎细胞因子(IL-6、IL-8和IL-1β)和环氧合酶2(COX2)的表达。每个实验均设有三次生物学重复和三次技术重复。统计分析采用Student's t检验和单因素方差分析,p值<0.05被认为具有统计学意义。结果:基于GEO数据集的GSEA分析显示,人牙髓炎组中IFN-γ信号通路显著激活。在评估的人GBPs中,GBP5在发炎牙髓组织中选择性上调,且主要表达于牙髓细胞。体外实验表明,IFN-γ可强烈诱导HDPSCs中GBP5的表达。敲低HDPSCs中的GBP5表达,在有或无IFN-γ预处理的情况下,均显著增强了LPS诱导的炎症介质(IL-6、IL-8、IL-1β和COX2)的上调。结论:我们的研究结果表明,GBP5参与了牙髓炎的发病过程。GBP5参与牙髓炎似乎协调炎症细胞因子的调节。敲低GBP5有助于加剧LPS介导的炎症反应。

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
GBP5在牙髓炎发病中的免疫调节作用是什么?
核心机制
IFN-γ诱导的GBP5可能通过抑制炎症细胞因子的表达来调节牙髓炎中的免疫反应。
主要证据
临床样本中GBP5选择性上调;体外实验中IFN-γ诱导GBP5表达,敲低GBP5增强LPS诱导的炎症介质(IL-6、IL-8、IL-1β、COX2)表达。
研究意义
提示GBP5是牙髓炎中潜在的免疫调节因子,可能为牙髓炎治疗提供新靶点。

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

数据挖掘与通路分析

评估发炎牙髓组织中IFN-γ信号通路是否激活及GBP表达谱变化。

基于GEO数据集(GSE92681, GSE77459)进行差异表达分析和GSEA,评估IFN-γ通路激活和GBP1-7表达。

2

临床样本验证

验证GBP5在牙髓炎组织中的表达和定位。

收集健康与发炎牙髓组织,通过qRT-PCR检测IFNs和GBP1-7表达,免疫印迹检测GBP5蛋白水平,免疫荧光检测GBP5与Vimentin/CD68共定位。

3

细胞模型建立

建立HDPSCs的体外炎症模型,并检测GBP5表达变化。

分离培养HDPSCs,用IFN-γ(20ng/mL)预处理24h,或/和LPS(2μg/mL)刺激24h,检测GBP5和炎症因子表达。

4

功能验证(敲低)

验证敲低GBP5对LPS诱导炎症的影响。

用慢病毒shRNA敲低HDPSCs中GBP5表达,随后LPS刺激,检测炎症因子mRNA和蛋白水平。

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
DMEM培养基Corning--
胎牛血清Corning--
青霉素/链霉素Gibco--
I型胶原酶Gibco--
胰蛋白酶-EDTA(0.25%)Gibco--
磷酸盐缓冲液Corning--
细胞培养瓶Jetbiofil--
聚凝胺Beyotime--
重组人IFN-γNovoproteinC014
脂多糖(大肠杆菌)SigmaL2630
AG RNAex Pro试剂AGAG21102
Evo M-MLV逆转录预混液AGAG11706-S
SYBR Green预混液Pro Taq HS qPCR试剂盒AGAG11718
QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
裂解缓冲液Beyotime Biotechnology--
蛋白酶抑制剂Beyotime Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
Turbo转印系统Bio-Rad--
抗GBP5抗体Proteintech13220-1-AP
抗GAPDH抗体Abcamab181602
Odyssey CLx成像系统LI-COR--
抗GBP5抗体GenetexGTX31537
抗Vimentin抗体Abcamab8069
抗CD68抗体Abcamab955
Alexa Fluor 594山羊抗兔二抗Abcam--
Alexa Fluor 488山羊抗小鼠二抗Abcam--
DAPI封片剂Abcamab104139
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6156
IL-8 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6008
GraphPad Prism 5.0GraphPad 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
数据挖掘分析
GEO数据集来源、分析工具和显著性阈值
阅读提示:Methods中的Data re-analysis部分
临床样本收集
样本来源(健康/发炎)、纳入排除标准、诊断标准
阅读提示:Methods中的Clinical sample collection部分
细胞培养与处理
HDPSCs分离方法、培养条件(DMEM+10%FBS)、IFN-γ和LPS浓度及处理时间
阅读提示:Methods中的Isolation and culture of HDPSCs和Treatment on HDPSCs with IFN-γ and LPS部分
基因敲低
慢病毒载体、shRNA序列、感染复数(MOI)、polybrene浓度
阅读提示:Methods中的Lentiviral vector cell transduction部分
qRT-PCR
总RNA提取方法、逆转录试剂、qPCR试剂、引物序列及内参
阅读提示:Methods中的Reverse transcriptase PCR (RT–PCR) and qRT–PCR部分及Table 1
免疫印迹
裂解液成分、蛋白上样量、抗体稀释度及来源
阅读提示:Methods中的Immunoblotting analysis部分
ELISA
细胞处理及上清收集时间、ELISA试剂盒品牌和货号
阅读提示:Methods中的Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)部分