内皮细胞中由H3K9乳酸化与HDAC2驱动的反馈环路调控VEGF诱导的血管生成

A feedback loop driven by H3K9 lactylation and HDAC2 in endothelial cells regulates VEGF-induced angiogenesis

作者信息Wei Fan, Shuhao Zeng, Xiaotang Wang, Guoqing Wang, Dan Liao, Ruonan Li, Siyuan He, Wanqian Li, Jiaxing Huang, Xingran Li, Jiangyi Liu, Na Li, Shengping Hou
PMID38918851
发布时间2024-06-25
DOI10.1186/s13059-024-03308-5

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验(迁移、增殖、成管)、OIR动物模型、CUT&Tag基因组分析及HDAC2过表达功能验证,至少两个独立证据层级且含机制验证。

主要模型

人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs) 氧诱导视网膜病变(OIR)小鼠模型 C57BL/6J小鼠

重点核对

VEGF刺激浓度(100 ng/ml)及处理时间(24小时) 糖酵解抑制剂2-DG、DCA、galloflavin的剂量及处理时间 OIR小鼠模型诱导方案及P17时间点 HDAC2过表达慢病毒感染复数(MOI=30)及筛选时间 样本量(n=3或4)及统计方法(unpaired Student's t test或one-way ANOVA)

摘要

背景 血管内皮生长因子(VEGF)是最强的促血管生成因子之一,在多种疾病中发挥重要作用。糖酵解速率增加和乳酸积累与病理性血管生成相关。 结果 在这里,我们展示了内皮细胞中H3K9乳酸化(H3K9la)与组蛋白去乙酰化酶2(HDAC2)之间的反馈环路驱动VEGF诱导的血管生成。我们发现,在VEGF刺激下,内皮细胞中的H3K9la水平上调。药理学抑制糖酵解可减少H3K9乳酸化并减弱新生血管形成。CUT&Tag分析揭示H3K9la富集在一组血管生成基因的启动子处并促进其转录。有趣的是,我们发现H3K9的过度乳酸化抑制了乳酸化擦除子HDAC2的表达,而HDAC2的过表达则降低H3K9乳酸化并抑制血管生成。 结论 总的来说,我们的研究表明H3K9la对VEGF诱导的血管生成至关重要,干扰H3K9la/HDAC2反馈环路可能代表治疗病理性新生血管形成的新方法。

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
VEGF刺激诱导的内皮细胞糖酵解和乳酸积累是否通过组蛋白乳酸化调控血管生成,其分子机制如何?
核心机制
VEGF刺激上调内皮细胞H3K9乳酸化,促进血管生成相关基因转录;同时H3K9高乳酸化抑制HDAC2表达,而HDAC2作为乳酸化擦除子降低H3K9la,形成正反馈环路驱动血管生成。
主要证据
体外HRMECs功能实验显示VEGF促进迁移、增殖和成管;糖酵解抑制剂降低H3K9la并抑制血管生成;CUT&Tag和ChIP-qPCR显示H3K9la富集于血管生成基因启动子;HDAC2过表达降低H3K9la并抑制血管生成;OIR小鼠模型体内验证。
研究意义
本研究揭示了糖酵解来源的乳酸化与病理性血管生成之间的联系,干扰H3K9la/HDAC2反馈环路可能为治疗病理性新生血管提供新方法。

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

VEGF刺激内皮细胞模型建立

验证VEGF对内皮细胞血管生成功能的影响及乳酸化水平变化

体外培养原代人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs),使用不同浓度VEGF处理,检测迁移、增殖、成管能力及LDHA表达、乳酸含量和组蛋白乳酸化水平。

2

糖酵解抑制对H3K9la及血管生成的影响

验证抑制乳酸产生是否能下调H3K9乳酸化并抑制血管生成

使用糖酵解抑制剂(2-DG、DCA、galloflavin)处理HRMECs,检测乳酸含量、H3K9la水平及迁移、增殖、成管能力;并在OIR小鼠中进行体内验证。

3

CUT&Tag分析H3K9la基因组分布

鉴定H3K9乳酸化的下游靶基因及其在VEGF刺激下的变化

对VEGF处理或未处理的HRMECs进行CUT&Tag分析,使用H3K9la抗体,测序后分析峰值分布、GO和KEGG通路富集。

4

验证H3K9la靶基因表达

确认H3K9乳酸化富集的血管生成相关基因是否在VEGF刺激下上调表达

通过qPCR检测候选基因(NECTIN1、TGFBR2、ABL1、PTGFR、LAMA4、CLASP2、PRCP、EGFR)在VEGF刺激或抑制乳酸化条件下的表达变化。

5

HDAC2过表达功能验证

验证HDAC2作为乳酸化擦除子能否降低H3K9la并抑制血管生成

使用慢病毒在HRMECs中过表达HDAC2,检测H3K9la水平、靶基因表达及迁移、增殖、成管能力。

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
EGM™-2内皮细胞生长培养基-2套装LonzaC3162
重组人VEGFR&D systemsBT-VEGF-020
Transwell小室Corning3422
基质胶R&D systems3432-005-01
EdU细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0071S
总RNA提取试剂盒VazymeRC112-01
PrimeScript RT-PCR试剂盒TakaraRR014A
ABI 7500 Prism系统Applied Biosystems--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光试剂盒AdvanstaK-12045-D20
抗组蛋白H3抗体Abcamab18521
抗组蛋白H4抗体CST2592
抗H3K9la抗体PTM BIOPTM-1419RM
抗H3K14la抗体PTM BIOPTM-1414RM
抗H3K18la抗体PTM BIOPTM-1427RM
抗H4K5la抗体PTM BIOPTM-1407
抗H4K12la抗体PTM BIOPTM-1411RM
抗HDAC2抗体CST57156
抗β-肌动蛋白抗体AffinityAF7018
山羊抗兔IgG(H+L)HRPAffinityS0001
CD31抗体Abcamab9498
乳酸含量检测试剂盒SolarbioBC2235
Varioskan LUX微孔板读数仪Thermo Fisher Scientific--
Simple ChIP®酶法染色质免疫沉淀试剂盒CST9003
甲醛CST12606
甘氨酸CST7005
IgG抗体CST2729
Hyperactive Universal CUT&Tag检测试剂盒(Illumina平台)Vazyme--
氧舱Chenxi Dianzi--

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
细胞培养与处理
HRMECs来源、培养基、VEGF浓度及处理时间
阅读提示:Methods: Cell lines and cell cultures; Figure legends Fig 1
糖酵解抑制
抑制剂2-DG、DCA、galloflavin的浓度、处理时间及溶剂
阅读提示:Results: Inhibition of H3K9la...; Methods: 细胞培养与处理
OIR模型
OIR诱导的氧浓度、时间点、P17取材、药物注射时间及剂量
阅读提示:Methods: Induction of OIR; Results: Fig 2
CUT&Tag分析
细胞处理条件、抗体、建库试剂盒、测序平台
阅读提示:Methods: CUT&Tag
HDAC2过表达
慢病毒载体、感染复数、筛选时间
阅读提示:Methods: In vitro lentivirus infection