内皮LAT1(SLC7A5)介导S-亚硝基硫醇的摄取并调节红细胞输注的呼吸系统后遗症

Endothelial LAT1 (SLC7A5) Mediates S-Nitrosothiol Import and Modulates Respiratory Sequelae of Red Blood Cell Transfusion In Vivo

作者信息Hongmei Zhu, Richard L Auten, Augustus Richard Whorton, Stanley Nicholas Mason, Cheryl B Bock, Gary T Kucera, Zachary T Kelleher, Aaron T Vose, Tim J McMahon
PMID38519039
发布时间2024-07
DOI10.1055/s-0044-1782182

实验完整度

高

包含基因编辑小鼠构建、体外SNO摄取实验(化学发光法和流式细胞术)、体内输血实验及组织学检测,多层级验证。

主要模型

LAT1 ECKD小鼠(LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre+,他莫昔芬诱导) 野生型对照小鼠(LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre−,他莫昔芬处理) 小鼠肺内皮细胞(MLECs)

重点核对

他莫昔芬诱导条件:8周龄小鼠,腹腔注射,20 mg/mL溶于玉米油,约75 mg/kg,连续5天 MLEC分离策略:CD31阳性、CD41和CD45阴性选择 SNO摄取实验:L-CSNO浓度250 μM,孵育30分钟 输血实验:PKH26标记RBC,10 μL/g体重,35% Hct,静脉输注

摘要

背景:红细胞(RBC)对内皮细胞(EC)的粘附性增加可能与疟疾、镰状细胞病和糖尿病的器官功能障碍有关。RBC通常输出一氧化氮(NO)衍生的血管信号,促进血液流动。S-亚硝基硫醇(SNO)是在血红蛋白的氧合连接变构转变中由前体NO在RBC中形成的硫醇加合物。RBC按需输出这些血管调节性SNO,从而调节局部血流并防止RBC-EC粘附,且大的(系统L)中性氨基酸转运蛋白1(LAT1;SLC7A5)似乎介导RBC的SNO输出。方法:为了确定LAT1介导的EC对SNO的摄取的一般作用,以及LAT1介导的EC对SNO的摄取在体内RBC SNO依赖性调节RBC隔离和血氧合中的作用,我们构建了LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre+小鼠,其中假定的SNO转运蛋白LAT1可以特异性地在EC中被诱导性缺失(敲低,KD)(“LAT1 ECKD”)。结果:我们表明小鼠肺EC中的LAT1介导细胞SNO摄取。与野生型(他莫昔芬处理的LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre−)小鼠的EC相比,来自LAT1 ECKD小鼠(他莫昔芬诱导的LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre+)的EC在体外摄取SNO的能力较差。在体内,内皮LAT1的缺失增加了RBC输血后肺中的RBC隔离并降低了血氧合。结论:这是第一项在基因小鼠模型中显示LAT1在EC中SNO转运作用的研究。我们提供了第一个直接证据,证明RBC SNO输出与EC通过LAT1摄取SNO的协调。通过LAT1的SNO通量调节输血后肺中的RBC-EC隔离,其破坏会损害肺的血氧合。关键词:内皮细胞,S-亚硝基硫醇,粘附,红细胞,呼吸。

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
内皮LAT1介导的SNO摄取是否在体内调节红细胞输注后的红细胞隔离和血氧合?
核心机制
LAT1介导内皮细胞对SNO的摄取,SNO作为抗粘附信号,其缺失导致内皮抗粘附能力下降,促进红细胞-内皮相互作用,进而加剧肺内红细胞隔离和血氧合障碍。
主要证据
在LAT1 ECKD小鼠中,肺内皮细胞SNO摄取显著降低;输血后肺内PKH标记红细胞隔离增加,血氧饱和度(SpO2)下降。
研究意义
首次提供LAT1在ECs中介导SNO转运的遗传证据,揭示RBC SNO输出与EC SNO摄取的协调机制,为输血相关肺损伤提供潜在干预靶点。

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

构建内皮特异性LAT1敲除小鼠

生成内皮细胞特异性、时间可控的LAT1敲除小鼠模型,以研究EC LAT1在SNO摄取和输血反应中的作用。

通过BAC重组构建含loxP位点侧翼Slc7a5外显子3的靶向载体,电转G4小鼠ES细胞,经同源重组和Southern blot验证,注入ICR囊胚获得嵌合小鼠,与FLPeR小鼠交配去除neo cassette,再与Cdh5-Cre小鼠杂交产生LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre+(LAT1 ECKD)和LAT1 fl/fl;Cdh5-Cre−(WT)对照。他莫昔芬腹腔注射诱导Cre介导的基因缺失。

2

验证LAT1敲低效率

确认LAT1在肺内皮细胞中的mRNA和蛋白水平是否有效敲低。

分离MLECs,通过RT-qPCR检测Slc7a5 mRNA水平,Western blot检测LAT1蛋白水平。

3

体外SNO摄取实验

检测LAT1敲低对MLECs摄取CSNO能力的影响。

分离的MLECs与250 μM L-CSNO孵育30分钟,洗涤后裂解,用汞偶联光解-化学发光法(MPC)或DAF-FM流式细胞术检测细胞内SNO积累。

4

体内输血实验

评估LAT1 ECKD小鼠在红细胞输注后肺内红细胞隔离和血氧合的变化。

他莫昔芬处理的小鼠经尾静脉输注PKH26标记的同基因C57BL/6J小鼠RBC(10 μL/g,35% Hct),持续脉搏血氧仪监测SpO2,10分钟后采集肺组织,用荧光显微镜观察肺内RBC隔离。

5

组织学分析

观察LAT1在肺和脑内皮细胞中的表达分布以及敲低效果。

对肺和脑组织切片进行免疫荧光染色,使用抗LAT1和抗CD31抗体共染,观察共定位情况。

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
SYBR Safe DNA染色剂InvitrogenS33102
琼脂糖----
胶原酶AMilliporeSigma11088793001
脱氧核糖核酸酶IMilliporeSigma10104159001
羊抗大鼠IgG磁珠ThermoFisher11035
抗小鼠CD31抗体BD Biosciences553369
抗小鼠CD41抗体BD Biosciences553847
抗小鼠CD45抗体BD Biosciences553076
DynaMag-2磁力架Invitrogen12321D
TRIzol试剂Invitrogen15596026
SuperScript III第一链合成系统Invitrogen18080051
RIPA裂解缓冲液Santa Cruz Biotechnologysc-24948
Pierce BCA蛋白检测试剂盒ThermoScientific23227
4X Laemmli上样缓冲液Bio-Rad1610747
预制4-15%梯度SDS-PAGE凝胶Bio-Rad4568084
PVDF膜Bio-Rad1620174
抗LAT1 (D-10)抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374232
小鼠IgGκ轻链结合蛋白-辣根过氧化物酶Santa Cruz Biotechnologysc-516102
Amersham ECL Prime化学发光试剂CytivaRPN2232
抗肌动蛋白抗体MilliporeSigmaMAB1501R
最适切割温度(O.C.T.)包埋剂Sakura Finetek4583
内源性生物素封闭试剂盒Thermo FisherE-21390
抗LAT1多克隆抗体Cosmo Bio United StatesKAL-KE026
纯化大鼠抗小鼠CD31抗体BD Pharmingen--
山羊抗兔IgG(H+L)二抗,生物素标记Thermo FisherA16100
山羊抗大鼠IgG(H+L)高交叉吸附二抗,Alexa Fluor Plus 488Thermo FisherA48262
链霉亲和素,Alexa Fluor 594偶联物Thermo FisherS32356
DAPIThermo Fisher62248
FluorSave封片剂MilliporeSigma345789
APC大鼠抗小鼠CD31抗体BD Biosciences551262
PE大鼠抗小鼠CD45抗体BD Biosciences553081
PE大鼠抗小鼠CD41抗体BD Biosciences558040
DAF-FM二乙酸酯ThermoFisher ScientificD23844
Zombie Aqua活/死细胞染料BioLegend423101
PKH26细胞标记染料----
S-亚硝基谷胱甘肽----

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
诱导LAT1敲除
他莫昔芬剂量、给药途径、天数;小鼠周龄
阅读提示:Materials and Methods: 'Generation of Inducible, Endothelial Cell-Specific LAT1 (Slc7a5) Knockout Mice'
肺内皮细胞分离
消化酶浓度、孵育时间;CD31/CD41/CD45磁珠分离条件
阅读提示:Materials and Methods: 'Mouse Lung Endothelial Cells Isolation'
SNO摄取测定
CSNO浓度、孵育时间、检测方法(MPC或流式)
阅读提示:Materials and Methods: 'SNO Uptake by MLECs' and 'Determination of S-nitrosothiol Intracellular Accumulation by Flow Cytometry'
输血实验
RBC来源、标记方法、输注剂量、红细胞压积、输注速度、监测时间
阅读提示:Materials and Methods: 'RBC Transfusion in Mice'