人视网膜微血管内皮细胞对甲型流感病毒(H1N1)感染的反应及其潜在分子机制

Response of Human Retinal Microvascular Endothelial Cells to Influenza A (H1N1) Infection and the Underlying Molecular Mechanism

作者信息Shuo Yang, Zixin Fan, Xiaofeng Lu, Hui Liu, Ziying Zhou, Hui Qi, Jian Zeng, Mianying Zheng, Xuan Zou, Shisong Fang, Guoming Zhang
PMID38252524
发布时间2024-01
DOI10.1167/iovs.65.1.38

实验完整度

中

体外细胞感染模型,RNA-seq、RT-qPCR、Western blot验证,CCK-8和划痕实验评估功能,但未进行基因敲除/过表达及体内实验。

主要模型

人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs) MDCK细胞(用于病毒扩增和滴定)

重点核对

H1N1感染HRMECs的感染复数(MOI)为0.1 感染后24、48、72小时的时间点 奥司他韦(奥斯他韦酸)的最大无毒浓度为100 nmol/L,最佳抑制浓度为1 nmol/L RT-qPCR验证的基因包括CXCL5、CXCL10、CXCL11、CCL5、TLR3、C3、IFNA1、IFNB1、IFNG、IFIH1、ISG15、STAT1、HLA、CASP1和TNFSF10

摘要

目的:H1N1感染相关的眼部表现是否由病毒直接感染或全身并发症引起仍不清楚。本研究旨在全面阐明其潜在原因和机制。方法:在24、48和72小时进行TCID50测定以验证H1N1在人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)中的感染。使用RNA测序技术表征HRMECs在24、48和72小时的基因表达谱变化。使用实时定量聚合酶链反应和Western blotting验证差异表达基因(DEGs)。进行CCK-8实验和划痕实验以评估奥司他韦干预后H1N1感染细胞增殖和迁移的潜在改善。结果:H1N1可以在HRMECs内感染和复制,导致细胞变圆和脱落。H1N1感染HRMECs后,鉴定出2562个DEGs,包括1748个上调和814个下调。这些DEGs主要涉及炎症和免疫反应、细胞因子-细胞因子受体相互作用、信号转导调节和细胞粘附等过程。H1N1感染后CXCL10、CXCL11、CCL5、TLR3、C3、IFNB1、IFNG、STAT1、HLA和TNFSF10表达水平升高,经奥司他韦干预后降低,达到与未感染组相当的水平。H1N1感染后受损的细胞增殖和迁移能力在奥司他韦干预后得到改善。结论:本研究证实H1N1可以感染HRMECs,导致趋化因子上调,可能引起炎症和血-视网膜屏障的破坏。此外,早期给予奥司他韦可能减轻H1N1感染患者的视网膜炎症和出血。

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
H1N1感染是否能够直接感染人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)并引发炎症及血-视网膜屏障破坏?
核心机制
H1N1感染HRMECs后通过上调趋化因子(如CXCL5、CXCL10等)和激活干扰素信号通路(如IFNG/STAT1),导致细胞增殖和迁移能力下降及细胞死亡,从而破坏血-视网膜屏障。
主要证据
TCID50实验证实H1N1在HRMECs中复制;RNA-seq发现2562个DEGs,RT-qPCR和Western blot验证趋化因子和干扰素相关基因显著上调;CCK-8和划痕实验显示细胞活力和迁移受损,奥司他韦干预后可逆转。
研究意义
本研究首次证实H1N1可直接感染视网膜微血管内皮细胞,为解释H1N1感染相关视网膜病变的机制提供线索,并提示早期使用奥司他韦可能有助于减轻患者视网膜炎症和出血。

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

H1N1感染HRMECs及病毒复制验证

验证H1N1能否感染HRMECs并产生有感染性的子代病毒。

HRMECs以MOI 0.1感染H1N1,在感染后24、48、72小时收集细胞和上清,进行TCID50实验测定病毒滴度,并用CCK-8和显微镜观察细胞活力和形态变化。

2

转录组测序分析差异表达基因

分析H1N1感染后HRMECs的基因表达变化并鉴定差异表达基因。

感染后提取总RNA,进行RNA-seq,使用DESeq2和edgeR分析DEGs(FDR<0.05,|log2FC|≥1),并进行GO和KEGG富集分析及PPI分析。

3

RT-qPCR验证差异表达基因

验证RNA-seq结果中差异表达基因的表达水平。

使用RT-qPCR检测15个代表性基因(如CXCL5、CXCL10等)在各时间点的表达,以GAPDH为内参,采用2−ΔΔCt法计算相对表达量。

4

奥司他韦干预效果评估

评估奥司他韦对H1N1感染诱导的HRMECs损伤的影响。

首先用CCK-8法测定奥司他韦在不同浓度下的细胞毒性以确定最大无毒浓度,然后检测不同浓度下对H1N1感染细胞活力的影响以确定最佳抑制浓度;随后,用奥司他韦处理感染细胞,通过RT-qPCR和Western blot检测炎症因子表达,并通过CCK-8和划痕实验检测细胞增殖和迁移能力。

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
EBM-2内皮细胞基础培养基----
胎牛血清----
MDCK细胞----
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
RNA 6000 Nano LabChip试剂盒Agilent Technologies50671511
Illumina Novaseq 6000测序仪Illumina--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
CCK-8试剂盒APExBio--
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
β-Actin一抗Cell Signaling Technology4967S
HLA一抗Proteintech17260-1-AP
STAT1一抗Cell Signaling Technology9172T
TLR3一抗Cell Signaling Technology6961S
CXCL11一抗Abcamab216157
CXCL10一抗Abcamab306587
C3一抗Abcamab181147
HRP标记的抗兔二抗ProteintechSA00001-2
超灵敏ECL底物AbbkineBMU102-CN
TBST缓冲液SolarbioT1085
奥司他韦酸(奥斯他韦活性代谢物)----

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
H1N1感染HRMECs
MOI=0.1,感染后培养于无血清培养基,温度35°C,时间点24、48、72小时
阅读提示:材料与方法:H1N1 Infection of HRMECs and Sample Preparation
RNA-seq
RNA质量分析:Bioanalyzer 2100和RNA 6000 Nano LabChip Kit;测序平台:Illumina Novaseq 6000;差异表达基因阈值:FDR<0.05,绝对倍数变化≥2
阅读提示:材料与方法:Generation of a cDNA Library and RNA Sequencing;Identification and Enrichment Analyses
RT-qPCR验证
使用TRIzol提取RNA,反转录试剂盒为RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit,内参为GAPDH,采用2−ΔΔCt法,3个生物学重复
阅读提示:材料与方法:Validation of DEGs Using RT-qPCR
奥司他韦干预
最大无毒浓度:100 nmol/L;最佳抑制浓度:1 nmol/L;处理时间:24小时;使用细胞活力检测(CCK-8)和划痕实验评估迁移能力
阅读提示:材料与方法:Cell Toxicity Assay;Determination of the Optimal Drug Concentration;结果:Oseltamivir Effectively Inhibits HRMECs Alterations Induced by H1N1
Western blot
蛋白提取试剂盒(BB-319811-50T;Bestbio),蛋白浓度测定BCA试剂盒(P0010;Beyotime),一抗稀释比例1:1000,β-Actin作为内参
阅读提示:材料与方法:Western Blotting