小胶质细胞lnc-U90926通过MDH2/CXCL2轴促进缺血性卒中中的中性粒细胞浸润

Microglial lnc-U90926 facilitates neutrophil infiltration in ischemic stroke via MDH2/CXCL2 axis

作者信息Jian Chen, Jiali Jin, Xi Zhang, Hailong Yu, Xiaolei Zhu, Linjie Yu, Yanting Chen, Pinyi Liu, Xiaohong Dong, Xiang Cao, Yue Gu, Xinyu Bao, Shengnan Xia, Yun Xu
PMID33895326
期刊Mol Ther
发布时间2021-09
DOI10.1016/j.ymthe.2021.04.025

实验完整度

高

包含体内动物模型(tMCAO小鼠)、体外细胞实验(原代小胶质细胞、BV2细胞)、分子机制验证(RNA pull-down、RIP、荧光素酶报告基因)等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

tMCAO小鼠模型 原代小胶质细胞 BV2小胶质细胞系 体外血脑屏障模型(Bend3内皮细胞)

重点核对

tMCAO小鼠模型构建细节:50分钟阻塞,再灌注,CBF降低>20% AAV-F4/80-shRNA-U90926微注射坐标、剂量(1×10^12 vg/μL)及敲低效率 中性粒细胞耗竭:抗Ly6G抗体(150 μg/只)腹腔注射,术前24小时 OGD-R条件:无糖无血清DMEM,5% CO2/95% N2,4小时,再灌注12-24小时 CXCL2 mRNA稳定性测定:ActD处理浓度1 μg/mL

摘要

失调的长链非编码RNA(lncRNAs)已被证明有助于缺血性卒中的发病机制。然而,lncRNAs在卒中后小胶质细胞活化中的潜在作用在很大程度上仍未知。在这里,我们发现lncRNA-U90926在体内和体外暴露于缺血/再灌注的小胶质细胞中显著增加。此外,腺相关病毒(AAV)介导的小胶质细胞U90926沉默可减轻实验性卒中小鼠的神经功能缺损并减少梗死体积。小胶质细胞U90926敲低可减少中性粒细胞向缺血损伤部位的浸润,这可能归因于C-X-C基序配体2(CXCL2)的下调。机制上,U90926直接结合苹果酸脱氢酶2(MDH2),并竞争性抑制MDH2与CXCL2 3'非翻译区(UTR)的结合,从而保护CXCL2 mRNA免受MDH2介导的降解。总之,我们的研究表明,小胶质细胞U90926通过促进中性粒细胞浸润加剧缺血性脑损伤,提示U90926可能是缺血性卒中的潜在生物标志物和治疗靶点。

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
lncRNA U90926在缺血性卒中后小胶质细胞活化中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
U90926直接结合MDH2,竞争性抑制MDH2与CXCL2 mRNA 3'UTR结合,从而保护CXCL2 mRNA免受MDH2介导的降解,导致CXCL2上调,促进中性粒细胞浸润。
主要证据
体内外实验证明U90926在小胶质细胞中上调;AAV介导的U90926沉默改善神经功能并减少梗死体积;中性粒细胞耗竭消除U90926沉默的保护作用;RNA pull-down、RIP、荧光素酶报告基因等证实U90926-MDH2-CXCL2 mRNA相互作用。
研究意义
揭示U90926可能作为缺血性卒中的潜在生物标志物和治疗靶点,为调控卒中后神经炎症提供新思路。

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

U90926表达分析

检测U90926在缺血性卒中后的表达变化及细胞定位。

通过qRT-PCR检测tMCAO小鼠缺血半暗带、血清、不同器官及分选的小胶质细胞中U90926水平;通过FISH检测OGD-R处理的原代小胶质细胞中U90926表达及定位。

2

小胶质细胞U90926敲低对脑损伤的影响

评估小胶质细胞特异性敲低U90926对tMCAO小鼠神经功能和梗死体积的影响。

通过AAV-F4/80-shRNA-U90926或对照AAV显微注射到小鼠皮层,诱导tMCAO,评估mNSS、握力、转棒表现和TTC染色梗死体积。

3

U90926对中性粒细胞浸润的影响

确定U90926敲低是否影响中性粒细胞向缺血脑组织的浸润。

通过流式细胞术分析缺血半球免疫细胞(小胶质细胞、B细胞、T细胞、中性粒细胞)数量;免疫荧光染色检测Ly6G+细胞;qRT-PCR检测MPO和MMP3;体外构建transwell中性粒细胞迁移模型。

4

中性粒细胞耗竭验证U90926的作用依赖中性粒细胞

验证U90926的作用是否通过促进中性粒细胞浸润介导。

使用抗Ly6G抗体耗竭中性粒细胞,然后比较对照组和U90926敲低组在tMCAO后的梗死体积和神经功能。

5

筛选U90926下游趋化因子

鉴定U90926调控的中性粒细胞趋化因子。

对LPS刺激的原代小胶质细胞(对照或U90926敲低)进行mRNA微阵列分析;qRT-PCR验证CXCL1、CXCL2、CXCL10在缺血皮层和OGD-R处理细胞中的表达。

6

机制分析:U90926与MDH2结合并保护CXCL2 mRNA

阐明U90926如何上调CXCL2表达并促进中性粒细胞趋化。

RNA稳定性实验检测CXCL2 mRNA半衰期;RNA pull-down和LC-MS/MS鉴定U90926结合蛋白MDH2;RIP、FISH、免疫荧光验证结合;荧光素酶报告基因检测U90926对MDH2对CXCL2 3'UTR作用的影响;MDH2敲低/过表达实验验证U90926作用的依赖性。

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
6-0硅胶涂层单丝缝线----
DMEM培养基Invitrogen--
胎牛血清Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
miRNeasy血清/血浆提取试剂盒QIAGEN--
PrimeScript RT试剂盒Vazyme Biotech--
SYBR Green试剂盒Takara--
ABI 7500 PCR仪Applied Biosystems--
Agilent SurePrint G3小鼠基因表达微阵列V2.0Agilent Technologies--
RNeasy Mini试剂盒QIAGEN--
Agilent G2505C扫描仪Agilent Technologies--
FISH试剂盒RiboBio--
U90926特异性探针--50
DAPIBeyotime Biotechnology--
AAV-F4/80-shRNA-U90926 / AAV-F4/80-shRNA-ConGenechem Techniques1×10^12
激光散斑成像系统Moor Instruments--
激光多普勒血流仪----
转棒仪Nature Gene Corporation--
Panlab握力计(LE902)Bioseb--
TTCSigma-Aldrich--
CCK-8试剂盒Sigma--
酶标仪Tecan--
神经组织解离试剂盒Miltenyi Biotec--
Percoll分离液GE Healthcare BioSciences--
抗小鼠CD45抗体Invitrogen25-0451-82
抗小鼠CD11b抗体Invitrogen53-0112-82
抗小鼠Ly6G抗体Invitrogen12-9668-82
抗小鼠CD19抗体Invitrogen17-0193-82
抗小鼠CD4抗体Invitrogen12-0041-82
抗小鼠CD8抗体Invitrogen17-0081-82
ACK裂解缓冲液----
抗PE磁珠BD Biosciences--
MACS分选柱/分选器Miltenyi Biotec--
MDH2抗体Santa Cruzsc-293474
Iba-1抗体Abcamab48004
Ly6G抗体Abcamab25377
二抗Invitrogen--
Bend3细胞----
EVOM电阻仪World Precision Instruments--
FITC标记葡聚糖(MW 70,000)Sigma-Aldrich--
抗小鼠Ly6G抗体GeneTexGTX00669
生物素标记RNA探针(U90926)GenePharma Technologies--
链霉亲和素磁珠MCEHY-K0208
Magna RIP试剂盒Millipore--
MDH2抗体Santa Cruzsc-293474
对照兔IgGCell Signaling Technology2729
携带shRNA的慢病毒(U90926/MDH2)Genechem Techniques--
U90926/MDH2过表达质粒GenePharma Techniques--
编码CXCL2 3'UTR的pGL3荧光素酶质粒----
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--

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
tMCAO模型
小鼠品系、性别、年龄(8周龄雄性C57BL/6J);线栓规格(6-0硅胶涂层单丝,长度12 mm);阻塞时间(50分钟);CBF下降标准(>20%基线)
阅读提示:Materials and methods: tMCAO
小胶质细胞U90926敲低
AAV血清型(F4/80启动子,GFP标记);注射剂量(1×10^12 vg/μL,1μL);注射坐标(三个坐标);注射后时间(3周后诱导tMCAO)
阅读提示:Materials and methods: Microinjection of AAV; Figure 2A
中性粒细胞耗竭
抗体(抗Ly6G,150 μg/只)腹腔注射时间(tMCAO前24h)
阅读提示:Materials and methods: Neutrophil depletion; Figure 4A
OGD-R处理
培养基(无糖无血清DMEM);气体条件(5% CO2/95% N2);处理时间(4小时);再灌注时间(12-24小时)
阅读提示:Materials and methods: OGD-R
qRT-PCR
内参基因(GAPDH或β-actin,具体见图注);引物序列(Table 1)
阅读提示:Materials and methods: RNA isolation and quantitative real-time PCR; Table 1
RNA稳定性实验
LPS浓度(100 ng/mL)刺激时间(3小时);ActD浓度(1 μg/mL)
阅读提示:Materials and methods: RNA stability assay
中性粒细胞迁移实验
内皮细胞(Bend3)培养时间(96小时);OGD处理时间(4小时);中性粒细胞迁移时间(3小时)
阅读提示:Materials and methods: Neutrophil migration model