靶向Rap1b信号级联与CDNF:减轻脑卒中中的血小板活化、血浆氧化脂质和再灌注损伤

Targeting Rap1b signaling cascades with CDNF: Mitigating platelet activation, plasma oxylipins and reperfusion injury in stroke

作者信息Jui-Sheng Wu, Helike Lõhelaid, Chih-Chin Shih, Hock-Kean Liew, Vicki Wang, Wei-Fen Hu, Yuan-Hao Chen, Mart Saarma, Mikko Airavaara, Kuan-Yin Tseng
PMID39256999
期刊Mol Ther
发布时间2024-11-06
DOI10.1016/j.ymthe.2024.09.005

实验完整度

高

研究包含体外血小板功能实验、分子机制验证(IP/LC-MS、Rap1b活性测定)、细胞共培养、大鼠dMCAo模型及血浆oxylipin分析等多层次证据,并进行功能验证。

主要模型

人洗涤血小板 出血性卒中患者富血小板血浆 BV2小胶质细胞系 Sprague-Dawley大鼠远端大脑中动脉闭塞模型

重点核对

CDNF浓度:0.1、1、10 μg/mL,用于处理血小板 AA浓度:0.01–0.6 mM,用于诱导血小板活化 CDNF皮下注射剂量:50 μg/500 μL,用于大鼠dMCAo模型 大鼠dMCAo手术:缺血90分钟,再灌注15分钟后给药 检测时间点:大鼠模型中血小板功能在术后6小时和24小时评估

摘要

脑卒中中的脑再灌注损伤源于相互关联的血栓形成和炎症特征,通常涉及血小板活化、聚集及其与各种免疫细胞的相互作用,导致微血管功能障碍。然而,这种血小板活化及其引发的炎症背后的调控机制尚不清楚,这使有效卒中疗法的开发变得复杂。利用动物模型和出血性卒中患者的血小板,我们的研究表明,人脑多巴胺神经营养因子(CDNF)作为内源性拮抗剂,可减轻血小板聚集和相关神经炎症。CDNF通过干扰GTP与Rap1b的结合,调节活化血小板中的线粒体膜电位、活性氧产生和细胞内钙,从而减少Rap1b活化并下调Rap1b-MAPK-PLA2信号通路,减少促炎介质血栓烷A2的释放。此外,CDNF可减轻与活化血小板共培养的BV2小胶质细胞的炎症反应。与离体发现一致,在缺血性卒中大鼠模型中,皮下给予CDNF可显著减少血小板活化、聚集、脂质介质产生、梗死体积和神经功能缺损。总之,我们的研究强调CDNF是减轻血小板诱导的炎症和促进卒中恢复的有前景的治疗靶点。利用CDNF通路可能为卒中干预提供一种新的治疗策略。

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
CDNF是否以及如何通过调节血小板活化、脂质介质生物合成和神经炎症来影响缺血性卒中后的再灌注损伤?
核心机制
CDNF通过直接与Rap1b结合,干扰GTP与Rap1b的结合从而抑制Rap1b活化,进而下调Rap1b-ERK-cPLA2信号通路,减少cPLA2活化和血栓烷A2(TXA2)的产生,从而减轻血小板活化、聚集和炎症反应。
主要证据
体外实验表明,CDNF抑制AA诱导的血小板聚集、线粒体膜电位丧失、ROS产生和钙内流;IP和LC-MS鉴定CDNF与Rap1b相互作用;CDNF处理降低Rap1b-GTP水平并抑制ERK和cPLA2磷酸化及TXB2产生。在大鼠dMCAo模型中,CDNF皮下注射减少血小板活化、血浆氧化脂质、梗死体积和神经功能缺损。
研究意义
CDNF可作为减轻血小板介导的血栓形成和炎症过程的潜在治疗候选药物,可能减少继发性脑损伤并促进缺血性卒中患者的功能恢复。

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

患者血小板表型分析

评估出血性卒中患者PRP中CDNF水平、血小板聚集反应和GPVI表达。

通过ELISA测量健康供者、创伤性出血和出血性卒中患者PRP中的CDNF水平;使用ADP、TRAP-6、胶原或AA诱导血小板聚集;通过流式细胞术检测GPVI表达。

2

CDNF对血小板功能的影响

验证外源性CDNF是否能调节血小板聚集、线粒体膜电位、ROS产生和钙通量。

在PRP或洗涤血小板中加入不同浓度CDNF(0.1、1、10 μg/mL),使用AA或U46619等激动剂刺激,检测聚集、TMRM染色、lucigenin化学发光和Fluo-4荧光。

3

分子机制解析

确定CDNF与血小板中Rap1b的相互作用及其对Rap1b活化、下游信号通路的影响。

使用IP和LC-MS鉴定CDNF相互作用蛋白;通过Rap1 pull-down实验检测Rap1b-GTP水平;用免疫印迹检测ERK和cPLA2磷酸化;用ELISA检测cPLA2活性和TXB2产生。

4

小胶质细胞共培养炎症反应

评估CDNF处理的血小板对BV2小胶质细胞炎症表型的影响。

将CDNF预处理的来自出血性卒中患者的洗涤血小板与BV2细胞共培养6小时,通过免疫印迹检测COX-2、IL-1β、iNOS、TNF-α、p-JNK和p-P38水平。

5

体内大鼠模型验证

评估系统性CDNF给药对缺血性卒中后血小板活化、氧化脂质水平、脑损伤和神经功能的影响。

大鼠dMCAo模型,再灌注15分钟后皮下注射CDNF(50 μg/500 μL),在术后6小时和24小时检测血小板功能,通过LC-MS分析血浆oxylipins,通过TTC染色、行为学测试、Evans blue和免疫印迹评估脑损伤。

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
重组人CDNFIcosagenP-100-100
人CDNF ELISA试剂盒Abcamab260071
Pierce MS兼容磁性免疫沉淀试剂盒Pierce--
CDNF抗体Abcamab253138
IgGAbcamab276304
Rap1活化试剂盒Abcamab212011
RIPA裂解缓冲液----
iNOS抗体GeneTexGTX130246
COX-2抗体GeneTexGTX100656
IL-1β抗体Santa CruzSC-12742
IL-6抗体Santa CruzSC-57315
TNF-α抗体Santa CruzSC-12744
IL-10抗体Santa CruzSC-32815
CD36抗体NovusNB400-144
CD206抗体Santa Cruzsc-376232
CD163抗体Abcamab182422
p-P38抗体Cell Signaling Technology9211S
p-JNK抗体Cell Signaling Technology9251S
P38抗体Cell Signaling Technology9212S
JNK抗体Cell Signaling Technology9252S
p-Akt抗体Cell Signaling Technology9217S
Akt抗体Cell Signaling Technology9272S
p-ERK抗体Cell Signaling Technology--
ERK抗体Cell Signaling Technology--
GAPDH抗体Abcamab8245
HRP标记山羊抗兔IgGGeneTex--
HRP标记山羊抗小鼠IgGGeneTex--
Rap1b抗体Cell Signaling Technology8825S
鬼笔环肽-FITC----
Alexa Fluor 647微量蛋白标记试剂盒InvitrogenA30006
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
anti-GPVI-APC抗体Invitrogen--
anti-CD61-PerCP抗体BD Bioscience--
anti-P-selectin-PE抗体BD Biosciences--
anti-TMRM-PE抗体BD Invitrogen--
anti-P-selectin-PE抗体Bio-Rad--
anti-CD61-FITC抗体Invitrogen--
Fluo-4 AM钙离子荧光探针InvitrogenF14201
Nunc FluoroNunc 96孔板Nunc--
光泽精----
96孔板----
微板振荡器BioShake IQ, Quantifoil Instruments--
多功能酶标仪PowerWare 340, BioTek--
流式细胞仪FACSCanto II, BD Bioscience--
ACQUITY UPLC系统Waters--
ACQUITY BEH C18色谱柱Waters--
Xevo TQ-S三重四极杆质谱系统Waters--
HLB Oasis固相萃取柱Waters--
Extrahera Classic自动萃取系统Biotage--
伊文思蓝染料----
分光光度计Molecular Devices OptiMax--
水合氯醛----
利多卡因----

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
患者样本收集
出血性卒中或创伤性出血患者,采血时间窗(24小时内),CDNF浓度检测方法
阅读提示:Materials and methods - Ethics approval and experimental design
血小板制备和聚集实验
血小板制备离心条件、Tyrode's缓冲液组成、血小板浓度,诱导剂种类和浓度范围
阅读提示:Materials and methods - Preparation of human platelets, Measurement of platelet aggregation
血小板功能检测
TMRM染色、lucigenin浓度、Fluo-4负载时间,刺激剂AA浓度、U46619浓度、thrombin浓度
阅读提示:Materials and methods - Flow cytometry, Dye loading and measurement of calcium flux, Platelet superoxide detection
分子相互作用验证
IP所用抗体和量,Rap1 pull-down实验所用细胞裂解液量和RalGDS-RBD蛋白量
阅读提示:Materials and methods - Co-immunoprecipitation and immunofluorescence, Rap1 activity assay
细胞共培养实验
BV2细胞培养条件,血小板预处理浓度和时间,共培养时间
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and treatment
大鼠dMCAo模型
大鼠品系、体重,缺血时间(90分钟),闭塞血管,再灌注时间,CDNF给药剂量、途径和时间
阅读提示:Materials and methods - Animals, Distal middle cerebral artery occlusion, Figure 6A
氧化脂质分析
血浆收集时间,提取方法,LC-MS条件
阅读提示:Materials and methods - Ultra-performance LC-MS analysis of oxylipins, Figure 7A