从结果回溯原因:NRF2驱动的GSTA4转录调控控制特应性皮炎复发中的慢性炎症与氧化应激

Retracing from Outcomes to Causes: NRF2-Driven GSTA4 Transcriptional Regulation Controls Chronic Inflammation and Oxidative Stress in Atopic Dermatitis Recurrence

作者信息Xin Ma, Hang Zhao, Jian-Kun Song, Zhan Zhang, Chun-Jie Gao, Ying Luo, Xiao-Jie Ding, Ting-Ting Xue, Ying Zhang, Meng-Jie Zhang, Mi Zhou, Rui-Ping Wang, Le Kuai, Bin Li
PMID38879155
发布时间2025-02
DOI10.1016/j.jid.2024.05.018

实验完整度

包含MC903诱导的AD复发小鼠模型、体外细胞过表达实验、临床样本验证、转录组测序、双荧光素酶报告基因和ChIP实验,涵盖体内体外多个证据层级并进行功能与机制验证。

主要模型

MC903诱导的AD复发小鼠模型(C57BL/6小鼠,6-8周龄,雄性) NHEK细胞(正常人表皮角质形成细胞) HaCaT细胞(人永生化角质形成细胞) 293T细胞(用于双荧光素酶报告基因实验)

重点核对

KG处理对复发模型小鼠的剂量:2.5 mg/耳,外用 MC903诱导复发模型:2 nmol MC903溶于20 μl无水乙醇,每日一次,采用5天-2天间歇-5天方案,之后停药14天,再连续7天激发 TSLP刺激浓度和时间:100 ng/ml,48小时 用于ChIP的NRF2抗体:anti-NRF2 (Cell Signaling Technology, 12721)

摘要

特应性皮炎(AD)是一种慢性复发性炎症性皮肤病,发病率高并造成巨大的经济负担。由于其潜在机制尚不清楚,预防其复发仍是皮肤病治疗中的重大挑战。在本研究中,我们采取了一种从临床结果追溯复发机制的策略。我们开发了复发性AD小鼠模型,并应用了临床验证的治疗方案。转录组分析显示,治疗组中谷胱甘肽代谢通路显著富集。通过整合生物信息学和体内验证,我们确定谷胱甘肽S-转移酶α4(GSTA4)是AD复发的关键介质。免疫组织化学分析显示,AD患者皮损中GSTA4表达降低。在功能上,体外过表达GSTA4显著抑制了AD样炎症反应和ROS产生。此外,我们发现NRF2转录活性调控GSTA4的表达和功能。我们的治疗显著增强了NRF2介导的GSTA4转录,产生了显著的抗炎和中和ROS的效果。总之,我们的研究结果表明GSTA4是AD复发中的关键因素,特别是在氧化应激和慢性炎症的背景下。靶向NRF2–GSTA4轴成为预防AD复发的一种有前景的抗炎和抗氧化策略。

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
特应性皮炎复发的潜在机制是什么,以及KG治疗如何预防复发?
核心机制
NRF2转录因子直接结合GSTA4启动子区域(+1450/+2000),促进GSTA4转录,增强其抗炎和抗氧化功能,从而抑制AD复发。
主要证据
MC903诱导的AD复发小鼠模型中KG治疗后GSTA4和NRF2表达升高;临床样本中AD新发和复发皮损中GSTA4和NRF2表达降低;双荧光素酶报告基因和ChIP实验证实NRF2结合GSTA4启动子。
研究意义
靶向NRF2–GSTA4轴可能为预防AD复发提供新的抗炎和抗氧化策略,并可能作为疾病监测和复发预测的生物标志物。

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AD复发小鼠模型并评估KG预防效果

建立模拟AD复发的动物模型,并验证KG处理是否具有预防复发的作用。

使用MC903诱导AD复发模型,小鼠经过初始12天MC903处理,14天停药恢复期,再连续7天MC903激发。KG组在初始治疗期外用KG乳膏。评估耳厚度、EASI评分、表皮厚度,并通过免疫组化检测CD3、NF-κB p50、TSLP表达。

2

转录组测序及生物信息学分析

通过比较复发模型和KG治疗组的基因表达,寻找与AD复发相关的关键通路和靶点。

取第34天耳部皮肤进行RNA-seq,筛选DEGs(P < 0.05, |log2FC| > 0.58),进行KEGG通路富集和GSEA分析。

3

验证GSTA4表达和ROS水平

验证GSTA4在AD复发中的表达变化及其与氧化应激的关系。

通过Western blot检测GSTA家族蛋白表达,IHC检测临床样本GSTA4表达,DHE染色检测小鼠耳部皮肤ROS水平。

4

体外实验验证GSTA4功能

在细胞水平验证GSTA4过表达对AD样炎症和ROS的影响。

在NHEK和HaCaT细胞中通过慢病毒感染建立GSTA4过表达稳定株,用TSLP刺激模拟AD炎症,检测Th2细胞因子(IL4, IL13)、TSLP的表达,ROS水平以及炎症信号蛋白(p-ERK, p-STAT1, p-STAT3)的表达。

5

研究NRF2对GSTA4的转录调控机制

探究NRF2是否直接调控GSTA4转录,以及KG是否影响这一调控。

通过数据库预测和相关性分析筛选转录因子,使用双荧光素酶报告基因实验和ChIP实验验证NRF2与GSTA4启动子结合,并检测KG处理对启动子活性的影响。

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
卡泊三醇MedChemExpress--
哈西奈德Sinopharm Sanyi--
EMEM培养基CytivaSH30024.01
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
聚凝胺Sigma-Aldrich--
嘌呤霉素----
胸腺基质淋巴细胞生成素----
苦甘醇提物----
TRIzol试剂Ambion--
抗GSTA1抗体AffinityDF6514
抗GSTA2抗体Proteintech10505-1-AP
抗GSTA3抗体ZenbioR24520
抗GSTA4抗体AffinityDF12203
抗NRF2抗体Zenbio380773
抗p-ERK抗体Zenbio301245
抗p-STAT1抗体Cell Signaling Technology9145
抗p-STAT3抗体Cell Signaling Technology7649
抗β-肌动蛋白抗体Abcamab8227
抗GAPDH抗体EpizymeLF206
抗CD3抗体Abcamab16669
抗NF-κB p50抗体Abcamab32360
抗TSLP抗体Proteintech13778-1-AP
抗NRF2抗体Abcamab62352
过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch111-035-003
DAPI染色液Sigma-AldrichD9542
抗CD4抗体Abcamab213215
抗CD69抗体Abcamab233396
活性氧检测试剂盒ElabscienceE-BC-K138-F
二氢乙啶Sigma-Aldrich--
CD45-BV421抗体BioLegend30-F11
CD3-FITC抗体BioLegend17A2
CD4-PerCP抗体BioLegendRM4-5
CD8-PE抗体BioLegend53-6.7
活率染料APC-Cy7Invitrogen65-0865-14
CD69-PE/Cy7抗体BioLegendH1.2F3
BD LSRFortessa X-20流式细胞仪BD Biosciences--
Agilent扫描仪(G2505C)Agilent Technologies--
BglII限制性内切酶Thermo Fisher ScientificER00815
SalI限制性内切酶Thermo Fisher ScientificER0641
pProUTR-Reporter载体HarOTProUTRRep01
双荧光素酶报告检测系统Promega--
抗NRF2抗体(ChIP级)Cell Signaling Technology12721
正常兔IgGCell Signaling Technology2729
甘草苷标准品Yuanye Bio-TechnologyB20414
氧化苦参碱标准品Yuanye Bio-TechnologyS31408
槐定碱标准品Yuanye Bio-TechnologyB50585
Vanquish超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Q Exactive HFX质谱仪Thermo Fisher Scientific--
细胞计数试剂盒-8----
Multiskan Spectrum酶标仪Thermo Fisher Scientific--

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
MC903剂量、给药方式、给药时间、小鼠品系、性别、年龄、组别设置、KG和HC剂量
阅读提示:Materials and Methods - Animals and treatment, Figure 1a
转录组测序
样本来源、RNA提取方法、测序平台、DEGs筛选阈值
阅读提示:Materials and Methods - RNA sequencing and bioinformatics analysis, Figure 2a, Supplementary Figure S2
细胞实验
细胞系来源、培养基、TSLP刺激浓度和时间、GSTA4/NRF2过表达方法、ROS检测方法
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture and treatment, Transfection, Figure 3, Supplementary Figure S6
双荧光素酶报告基因实验
启动子片段构建、转染细胞系、KG处理浓度、报告基因检测系统
阅读提示:Materials and Methods - Luciferase report assay, Figure 4f-g
ChIP实验
细胞类型、抗体、引物序列、PCR条件
阅读提示:Materials and Methods - Chromatin immunoprecipitation PCR, Figure 4h-i
临床样本
样本来源、分组、染色方法
阅读提示:Materials and Methods - Clinical samples, Figure 2f, Supplementary Figure S5