动脉粥样硬化斑块形成过程中巨噬细胞中柯萨奇病毒和腺病毒受体的诱导

Induction of the Coxsackievirus and Adenovirus Receptor in Macrophages During the Formation of Atherosclerotic Plaques

作者信息Azadeh Nilchian, Estelle Plant, Malgorzata M Parniewska, Ana Santiago, Aránzazu Rossignoli, Josefin Skogsberg, Ulf Hedin, Ljubica Matic, Jonas Fuxe
PMID32852032
发布时间2020-11-13
DOI10.1093/infdis/jiaa418

实验完整度

包含人体斑块样本的组学分析、小鼠模型免疫荧光验证、THP-1细胞分化极化实验,以及相关性分析等多层级验证。

主要模型

人类颈动脉斑块样本 Ldlr−/−Apob100/100小鼠主动脉根部 THP-1单核细胞/巨噬细胞

重点核对

CXADR在人类颈动脉斑块中的表达(n=127) Ldlr−/−Apob100/100小鼠主动脉根部CXADR与CD68的共定位(10周龄和50周龄) THP-1细胞分化与极化条件(PMA、IFN-γ/LPS、IL-4/IL-13) CXADR与M1巨噬细胞标志物(CD11b/CD11c)和CD36的相关性

摘要

多种病毒与动脉粥样硬化有关,但它们感染细胞并促进动脉壁斑块形成的机制尚不明确。基于在动脉粥样硬化斑块中发现肠道病毒的报道,我们假设柯萨奇病毒和腺病毒受体(CXADR/CAR)虽然在正常动脉中不表达,但可能在斑块形成过程中被诱导。大规模微阵列和质谱分析显示,与对照动脉相比,斑块浸润的颈动脉中CXADR信使RNA和蛋白水平显著上调。巨噬细胞被确定为人类斑块和Ldr−/−Apob100/100小鼠斑块中CXADR的一个先前未知的细胞来源。CXADR特异性关联于M1极化巨噬细胞和泡沫细胞,并在巨噬细胞分化过程中被实验性诱导。此外,它与其他与动脉粥样硬化相关的病毒的受体显著相关。结果表明,在斑块形成过程中,巨噬细胞中CXADR被诱导,提示了肠道病毒在动脉粥样硬化斑块中感染细胞的一种机制。

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
肠道病毒如何感染动脉粥样硬化斑块中的细胞?
核心机制
动脉粥样硬化斑块形成过程中,巨噬细胞(特别是M1极化和泡沫细胞)诱导表达CXADR,为肠道病毒提供了进入细胞的受体。
主要证据
人体颈动脉斑块中CXADR mRNA和蛋白水平显著升高,且与巨噬细胞标志物相关;小鼠模型中CXADR在斑块内巨噬细胞中表达;THP-1细胞分化及M1极化可诱导CXADR表达。
研究意义
为肠道病毒在动脉粥样硬化斑块中感染细胞提供了机制性解释,并提示CXADR阳性的M1巨噬细胞和泡沫细胞可能成为病毒感染靶点。

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

人类颈动脉斑块的转录组和蛋白质组分析

检测CXADR在动脉粥样硬化斑块中的表达水平

对127例颈动脉斑块样本进行微阵列基因表达分析,对18例斑块样本进行液相色谱-串联质谱蛋白质组学分析,比较斑块与正常动脉或邻近组织中的CXADR mRNA和蛋白水平。

2

小鼠动脉粥样硬化模型的免疫荧光分析

验证CXADR在斑块形成过程中的表达及细胞定位

对10周龄和50周龄Ldlr−/−Apob100/100小鼠的主动脉根部切片进行免疫荧光共染色,检测CXADR、CD68和CD31的表达。

3

THP-1细胞分化与极化实验

研究CXADR在单核细胞向巨噬细胞分化和极化过程中的表达变化

用PMA将THP-1单核细胞诱导分化为M0巨噬细胞,再用IFN-γ和LPS诱导为M1,或用IL-4和IL-13诱导为M2。通过Western blot和免疫荧光检测CXADR表达。

4

相关性分析

探究CXADR表达与其他细胞标志物和病毒受体的关联

利用人类斑块的转录组和蛋白质组数据,计算CXADR与CD68、CD11b、CD11c、CD36、CCR5、ICAM-1等标志物的Pearson或Spearman相关系数。

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。

样本表达分析
细胞功能实验

产品清单

实验环节名称品牌货号
Qiazol裂解试剂Qiagen79306
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74106
NanoDrop ND-1000分光光度计Thermo Scientific--
Bioanalyzer毛细管电泳系统Agilent Technologies--
Affymetrix基因芯片Affymetrix--
Tissue Clear透明剂Sakura--
DIVA缓冲液Biocare Medical--
Background Sniper封闭剂Biocare Medical--
Da Vinci Green溶液Biocare Medical--
Warp Red染色剂Biocare Medical--
Vina Green染色剂Biocare Medical--
苏木素QSVector Laboratories--
Pertex封片剂Histolab--
Nikon OPTIPHOT-2显微镜Nikon--
NIS-Elements软件Nikon--
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific2187509
佛波醇12-豆蔻酸酯13-乙酸酯(PMA)Sigma/MerckP8139PMA
干扰素γThermo Fisher ScientificPHC4031
脂多糖Merck2630
白细胞介素4Peprotech200-04
白细胞介素13R&D Systems213-ILB
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific89900
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Thermo Fisher Scientific87785
Laemmli上样缓冲液Thermo Fisher ScientificNP0007
iBlot2转印系统Thermo Fisher Scientific--
封闭液Roche Diagnostics11520709001
抗CXADR抗体R&D SystemsAF3336
辣根过氧化物酶标记的驴抗山羊IgG二抗Thermo Fisher ScientificPA1-28664
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad--
Image Lab软件Bio-Rad--
OCT包埋剂Histolab00890
抗CXADR抗体R&D SystemsAF2654
抗CD68抗体Bio-RadMCA1957
抗CD31抗体Abcam32457
Alexa 488、594、647二抗Thermo Fisher Scientific--
Vectashield DAPI封片剂Vector LaboratoriesH-1800
抗CXADR (SIV)抗体----
Alexa Fluor 488山羊抗兔二抗Thermo Fisher ScientificA32731
Zeiss LSM700共聚焦显微镜Zeiss--

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
人类斑块分析
样本类型(颈动脉斑块)、样本数量(微阵列n=127,质谱n=18)、正常动脉对照来源;RNA提取方法(Qiazol和RNeasy),质谱样本处理(中央与远端组织)。
阅读提示:Materials and Methods: Human Atherosclerotic Plaques, Gene Expression Analysis of Human Plaques, Proteomic Analysis of Human Plaques
小鼠模型
小鼠品系:Ldlr−/−Apob100/100;喂养条件:含4%脂肪的啮齿类饲料;年龄:10周和50周;灌注固定:2%多聚甲醛;组织切片厚度:5微米。
阅读提示:Materials and Methods: Mouse Model, Immunofluorescence Staining; Results: Induction of CXADR During Plaque Formation in Ldr−/−Apob100/100 Mice
THP-1细胞分化与极化
THP-1细胞培养条件(RPMI 1640 + 10% FBS,37°C、5% CO2);分化方案:150 nmol/L PMA 24小时或50 ng/mL PMA 3天;极化方案:M1(20 ng/mL IFN-γ和10 pg/mL LPS 24小时)、M2(20 ng/mL IL-4和20 ng/mL IL-13 72小时)。
阅读提示:Materials and Methods: Differentiation and Polarization of THP-1 Monocytes
免疫组化/免疫荧光
一抗及稀释比例:抗CXADR(AF3356用于人?)、抗CD68(MCA1957)、抗CD31(32457);二抗类型和稀释度;荧光染料;切片预处理和封闭条件。
阅读提示:Materials and Methods: Immunohistochemistry, Immunofluorescence Staining; Figure 2和Figure 3图注
统计与相关性分析
统计方法:线性回归模型(调整年龄和性别)或双尾t检验;多重比较校正:Bonferroni;相关性分析:Pearson或Spearman,显著性阈值P<0.05。
阅读提示:Materials and Methods: Statistical Analysis; 表1和表2的图注