双硫仑通过抑制NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡调节巨噬细胞极化改善脂肪移植保留率

Disulfiram Improves Fat Graft Retention by Modulating Macrophage Polarization With Inhibition of NLRP3 Inflammasome-Mediated Pyroptosis

作者信息Xinyue Chen, Weixin Chen, Haiqian Xu, Yuan Tian, Xiaotian Wang, Xinyao Chen, Jiapeng Li, Sai Luo, Lijun Hao
PMID38567442
发布时间2024-06-14
DOI10.1093/asj/sjae075

实验完整度

包含体内小鼠脂肪移植模型和体外细胞共培养模型,并通过Western blot、流式、ELISA、免疫荧光、组织学等多种方法验证了焦亡、巨噬细胞极化和血管生成,具有功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠脂肪移植模型 RAW264.7巨噬细胞与凋亡脂肪细胞共培养模型

重点核对

DSF给药剂量:50 mg/kg,隔日一次,腹腔注射,始于移植前1小时,持续14天 体外共培养条件:RAW264.7巨噬细胞与经TNF-α处理凋亡的脂肪细胞共培养96小时,比例为2:1 DSF体外处理浓度:20 μM,处理96小时 动物模型:C57BL/6雄性小鼠,6-8周龄,移植0.3 mL脂肪至背部 检测时间点:移植后1、2、4、12周

摘要

背景:巨噬细胞介导的移植早期炎症反应限制了脂肪移植物的保留。细胞焦亡是一种新型的程序性细胞死亡,广泛参与炎症病理过程。目的:本研究旨在确定脂肪移植后炎症期巨噬细胞焦亡是否被激活,并研究焦亡抑制剂双硫仑(DSF)在脂肪移植保留中的功效。方法:我们建立了C57BL/6小鼠脂肪移植模型,然后分析了巨噬细胞焦亡。DSF(50 mg/kg,隔日一次)在脂肪移植前1小时开始腹腔注射,持续14天。建立了体外共培养系统,将小鼠RAW264.7巨噬细胞与凋亡脂肪细胞共培养,以进一步验证体内研究的结果并探索潜在机制。结果:我们报道了在脂肪移植物和体外共培养模型中巨噬细胞焦亡均被激活。DSF被发现是一种有效的焦亡抑制剂,促进M2巨噬细胞极化。此外,DSF被证明能增强血管化和移植物保留。结论:我们的结果表明焦亡在脂肪移植物内的炎症级联反应中起关键作用。DSF作为一种临床可用的药物,可能转化为临床上有效的药物,通过抑制巨噬细胞焦亡,从而诱导M2巨噬细胞极化和促进新生血管形成,改善脂肪移植物的存活。

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
脂肪移植后早期巨噬细胞焦亡是否被激活,以及焦亡抑制剂DSF能否通过抑制焦亡改善脂肪移植物保留?
核心机制
DSF通过抑制NLRP3/caspase-1/GSDMD通路介导的巨噬细胞焦亡,促进巨噬细胞向M2表型极化,上调M2相关细胞因子(IL-10、Arg-1)和血管生成因子(Ang-2、bFGF),从而增强血管化和移植物保留。
主要证据
在小鼠脂肪移植模型中,DSF处理降低了焦亡相关蛋白(NLRP3、GSDMD-N、cleaved-caspase-1、IL-1β、IL-18)的表达,增加了M2巨噬细胞比例和CD31阳性血管密度,提高了移植物重量和体积保留率;体外共培养实验也证实DSF抑制焦亡并促进M2极化。
研究意义
研究提示DSF作为临床可用药物,可能成为改善脂肪移植保留的潜在治疗药物。

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

体内脂肪移植模型建立及焦亡观察

检测脂肪移植后巨噬细胞焦亡是否被激活

取C57BL/6小鼠腹股沟脂肪垫,剪碎后皮下注射至同系小鼠背部,建立脂肪移植模型。于移植后1周通过SEM和TEM观察细胞形态,通过免疫荧光染色检测NLRP3、cleaved-caspase-1、IL-18与MAC-2共定位,并通过Western blot检测GSDMD活化水平。

2

体外共培养模型验证凋亡脂肪细胞诱导巨噬细胞焦亡

模拟移植后巨噬细胞吞噬凋亡脂肪细胞,验证焦亡的发生

用TNF-α处理小鼠脂肪细胞24小时诱导凋亡,与RAW264.7巨噬细胞共培养96小时,通过油红O染色、TEM、Western blot、流式、ELISA和LDH释放检测焦亡相关指标。

3

DSF抑制焦亡的体外实验

验证DSF对凋亡脂肪细胞诱导的巨噬细胞焦亡的抑制作用

在共培养体系中加入20 μM DSF处理96小时,通过Western blot检测焦亡蛋白表达,流式检测caspase-1/PI双阳性细胞比例,ELISA检测IL-1β和IL-18分泌,LDH释放检测细胞膜完整性。

4

DSF对巨噬细胞极化影响的体外实验

探究抑制焦亡对巨噬细胞极化的影响

通过RT-qPCR检测M1标记物(iNOS、TNF-α)和M2标记物(Arg-1、IL-10)的mRNA表达,流式细胞术检测CD11c(M1)和CD206(M2)阳性细胞比例。

5

DSF对脂肪移植物保留和炎症的体内评价

评估DSF处理对移植物重量、体积保留率、组织学形态及炎症细胞浸润的影响

从移植前1小时开始,隔日腹腔注射DSF(50 mg/kg)或溶剂对照,持续14天。在移植后1、2、4、12周取材,测量移植物重量和体积,H&E染色观察组织形态,免疫荧光检测MAC-2阳性巨噬细胞浸润。

6

DSF对移植后焦亡及巨噬细胞极化的体内验证

验证DSF在体内抑制焦亡并促进M2极化

Western blot检测移植后2周焦亡蛋白表达;免疫荧光染色检测NLRP3、cleaved-caspase-1、IL-18与MAC-2共定位;RT-qPCR检测M1/M2标记物表达;免疫荧光检测CD206+M2巨噬细胞比例。

7

DSF对移植后血管生成的体内评价

评估DSF处理对移植物内新生血管的影响

通过免疫组化检测CD31阳性血管密度,RT-qPCR检测血管生成因子Ang-2和bFGF的mRNA表达。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基Sigma-AldrichD5796
胎牛血清VivacellC04001-500
I型胶原酶Sigma-AldrichSCR103
肿瘤坏死因子-αSigma-AldrichT7539
双硫仑MCEHY-B0240
油红O染色试剂盒SolarbioG1262
切片机Leica--
CD31抗体Abcamab281583
MAC-2抗体Proteintech60207-1-Ig
CD206抗体AffinityDF4149
NLRP3抗体AffinityDF7438
IL-18抗体AffinityDF6252
cleaved-caspase-1抗体AffinityAF4022
Alexa Fluor 488标记山羊抗小鼠二抗AbbkineA23210
Alexa Fluor 594标记山羊抗兔二抗AbbkineA23420
荧光显微镜Leica--
扫描电子显微镜Hitachi--
透射电子显微镜Hitachi--
细胞计数试剂盒-8BeyotimeC0037
FAM-FLICA Caspase-1检测试剂盒Immunochemistry Technologies--
PE标记抗CD11c抗体Biolegend117307
FITC标记抗CD206抗体Biolegend141703
细胞内固定和透化缓冲液套装eBiosciences88-8824-00
细胞毒性检测试剂盒(LDH)BeyotimeC0016
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Jianglai BiologyJL18442
小鼠IL-18 ELISA试剂盒Jianglai BiologyJL20253
RIPA裂解液----
BCA蛋白测定试剂盒BeyotimeP0010
NLRP3抗体Cell Signaling TechnologyD4D8T
pro-caspase-1/cleaved-caspase-1抗体Abcamab179515
GSDMD抗体Abcamab219800
IL-18抗体AffinityDF6252
IL-1β抗体AffinityAF4006
ASC抗体Abcamab309497
GAPDH抗体Abcamab9485
增强化学发光试剂盒Thermo Fisher32134
TRIzol试剂----
SYBR Green预混液Roche4913914001

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
小鼠脂肪移植模型
小鼠品系、年龄、性别、供体脂肪来源、移植体积、移植部位、麻醉方式、每组样本量
阅读提示:Methods: Fat Grafting Models; Results: Pyroptosis Occurs in Fat Grafts
DSF给药方案
给药剂量、给药途径、给药频率、开始时间、持续时间、溶剂组成
阅读提示:Methods: Fat Grafting Models
体外共培养模型
脂肪细胞凋亡诱导条件(TNF-α浓度、时间)、共培养时间、细胞比例、DSF浓度
阅读提示:Methods: In Vitro Co-Culture Experiments
焦亡检测
检测方法(WB、流式、ELISA、LDH)、抗体信息、时间点、样本量
阅读提示:Methods: Flow Cytometry, Western Blotting, Detection of Lactate Dehydrogenase Release, Enzyme-Linked Immunosorbent Assays
巨噬细胞极化分析
检测方法(RT-qPCR、流式)、标记物、时间点、样本量
阅读提示:Methods: Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction, Flow Cytometry; Results: Disulfiram Triggers M2 Macrophage Polarization In Vitro
血管生成评估
检测方法(CD31免疫组化、RT-qPCR)、时间点、样本量
阅读提示:Methods: Histological and Immunohistological Analyses; Results: Disulfiram (DSF) Enhances Angiogenesis in Fat Grafts