SOX11和FAK参与牵张诱导的肺泡2型上皮细胞机械性损伤

SOX11 and FAK participate in the stretch‑induced mechanical injury to alveolar type 2 epithelial cells.

作者信息Mingxing Fang, Tieling Xu, Shujuan Fan, Na Liu, Luping Li, Junxia Gao, Wenbin Li
PMID33236128
发布时间2021-01
DOI10.3892/ijmm.2020.4795

实验完整度

高

文献包含多个证据层级:体外原代AT2细胞模型、细胞功能实验(迁移、粘附、侵袭、凋亡)、分子机制验证(RT-qPCR、Western blot、Co-IP、荧光素酶报告实验)以及SOX11过表达/敲低和FAK拮抗的功能验证。

主要模型

原代培养的小鼠肺泡2型上皮(AT2)细胞 293T细胞(用于荧光素酶报告实验)

重点核对

细胞牵张(CS)参数:频率0.5 Hz,时间比1:1,振幅20%,30次/分钟,持续4小时 SOX11过表达质粒浓度:50 nM,转染后72小时进行CS;siRNA浓度:40 nM FAK拮抗剂PF562271浓度:1.5 mM,溶解于DMSO AT2细胞分离:140只新生小鼠,经3%戊巴比妥钠(150 mg/kg)处死,胰蛋白酶和胶原酶I消化

摘要

本研究旨在探讨SOX11在牵张诱导的肺泡2型上皮(AT2)细胞机械性损伤中的潜在作用。采用细胞牵张(CS)实验诱导原代培养的AT2细胞机械性损伤。通过划痕愈合、粘附、细胞活力测定和流式细胞术评估AT2细胞的迁移、粘附、活力和凋亡。使用Transwell侵袭实验检测AT2细胞侵袭能力的变化。为进一步探讨潜在分子机制,采用逆转录-定量PCR和western blot分析评估SOX11、FAK、Akt、caspase-3/8、p65和基质金属蛋白酶(MMP)7的表达水平。使用免疫共沉淀(Co-IP)和荧光素酶报告实验检测SOX11与FAK之间的相互作用。CS降低了AT2细胞的侵袭、迁移和粘附,并增加了凋亡。同时导致AT2细胞中SOX11和FAK表达下调。SOX11过表达逆转了这些变化,而SOX11敲低加重了CS后上述生物学行为的恶化和AT2细胞的凋亡。SOX11过表达上调了FAK和Akt表达水平,下调了caspase-3/8表达,而SOX11沉默则逆转了CS后的这些变化。此外,FAK拮抗抑制了SOX11过表达的效果。Co-IP结果表明SOX11和FAK结合,且FAK表达在SOX11过表达组中显著增加。荧光素酶实验显示,转染pcDNA SOX11和pGL3 FAK启动子后,荧光素酶活性和FAK mRNA表达显著增加。Co-IP和荧光素酶实验表明SOX11直接调控FAK的表达。总的来说,本研究证明SOX11和FAK表达下调参与牵张诱导的AT2细胞机械性损伤。SOX11过表达通过上调FAK和Akt以及抑制凋亡显著减轻AT2细胞损伤。这些发现提示SOX11和FAK的激活可能是呼吸机相关性肺损伤的潜在预防和治疗选择。

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
SOX11是否参与牵张诱导的肺泡2型上皮细胞机械性损伤,及其潜在机制。
核心机制
SOX11通过上调FAK和Akt表达,抑制caspase-3/8介导的凋亡,从而减轻AT2细胞机械性损伤。
主要证据
CS降低AT2细胞侵袭、迁移和粘附并增加凋亡,伴随SOX11和FAK表达下调;SOX11过表达逆转这些效应,而敲低加重损伤;FAK拮抗阻断SOX11过表达的保护作用;Co-IP和荧光素酶实验证实SOX11与FAK直接结合并转录调控FAK。
研究意义
激活SOX11和FAK可能是预防和治疗呼吸机相关性肺损伤(VILI)的潜在靶点。

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

AT2细胞的分离、培养与鉴定

获取原代AT2细胞并确认其纯度,用于后续牵张实验。

从140只新生小鼠肺组织中分离AT2细胞,通过差速贴壁法纯化,并利用形态学和免疫荧光(LAMP和ABCA3)鉴定。

2

细胞牵张(CS)处理

模拟呼吸机导致肺泡过度牵张的剪切力,观察其对AT2细胞的影响。

使用Flexercell FX-4000T细胞牵张系统对AT2细胞施加周期性牵张(振幅20%,频率0.5Hz,持续4小时)。

3

SOX11过表达与敲低

验证SOX11在CS诱导的AT2细胞损伤中的功能作用。

通过转染SOX11质粒或siRNA分别实现SOX11过表达或敲低,随后进行CS处理。

4

FAK拮抗剂处理

验证FAK是否为SOX11下游效应分子。

在SOX11过表达的基础上,加入FAK拮抗剂PF562271处理,观察对SOX11保护作用的影响。

5

细胞功能检测

评估CS及各处理对AT2细胞迁移、粘附、侵袭和凋亡的影响。

通过划痕愈合实验、细胞粘附实验、Transwell侵袭实验和流式细胞术分别检测迁移、粘附、侵袭和凋亡。

6

分子表达检测

分析CS及SOX11改变对SOX11、FAK、Akt、caspase-3/8、p65、MMP7表达的影响。

使用RT-qPCR检测SOX11和FAK mRNA水平,使用Western blot检测各蛋白水平。

7

SOX11与FAK相互作用验证

验证SOX11与FAK之间的物理结合及转录调控。

通过Co-IP验证SOX11与FAK结合,通过荧光素酶报告实验验证SOX11对FAK启动子的转录激活。

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
Flexercell FX-4000T细胞牵张系统Flexcell International--
PF562271Glpbio Technology, Inc.GC12174
poly plus转染试剂Polyplus-transfection SA--
Lipofectamine 2000Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
DMEM培养基----
胎牛血清Gemini Bio Products--
青霉素-链霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
纤连蛋白----
WST-1检测试剂盒Roche Diagnostics--
基质胶Thermo Fisher Scientific, Inc.--
结晶紫Biotopped548-82-9
Transwell小室Corning Co.--
膜联蛋白V-FITCBio-Rad Laboratories, Inc.--
碘化丙啶Bio-Rad Laboratories, Inc.--
FACScan流式细胞仪Cyto-Flex Beckman--
RNeasy试剂盒Qiagen, Inc.--
SuperScriptInvitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
RT-qPCR系统Thermo Fisher Scientific, Inc.K2622
RIPA裂解液----
PVDF膜EMD Millipore--
SOX11抗体CusabioCSB-PA899716
FAK抗体Abcamab40794
caspase-3抗体Affinity BiosciencesAF6311
caspase-8抗体Affinity BiosciencesAF6442
Akt抗体Affinity BiosciencesAF6261
磷酸化Akt抗体Epitomics; Abcam1085-1
MMP7抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.A0695
p65抗体GeneTexGTX61793
β-actin抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.AC026
抗兔IgGKPL, Inc.074-1506
抗小鼠IgGSino Biological Inc.H013FE2708
Western Bright ECL试剂盒Bio-Rad Laboratories, Inc.--
AlphaImager 2200成像系统Alpha Technologies--
SOX11抗体(ab170916)Abcamab170916
蛋白A琼脂糖珠EMD MilliporeIP05
双荧光素酶报告基因检测系统Promega Corporation--

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
细胞牵张(CS)
牵张参数:振幅20%,频率0.5 Hz,时间比1:1,循环每分钟30次,持续4小时
阅读提示:Methods: CS部分
AT2细胞分离
小鼠数量和年龄,麻醉剂量,消化酶浓度和时间
阅读提示:Methods: AT2 cell isolation and culture
SOX11过表达/敲低
质粒/siRNA浓度,转染试剂,转染后时间(72小时)
阅读提示:Methods: SOX11 overexpression and knockdown
FAK拮抗剂处理
FAK抑制剂浓度(1.5 mM)和溶解溶剂(DMSO)
阅读提示:Methods: Experimental grouping and protocols
细胞功能检测
划痕愈合时间(72小时),粘附细胞数(50,000/孔),侵袭时间(36小时),凋亡染色抗体用量
阅读提示:Methods: Wound healing assay, Cell adhesion assay, Cell invasion experiments, Apoptosis assay
分子表达检测
上样蛋白量(20 μg),抗体稀释比例,内参(β-actin)
阅读提示:Methods: Western blot analysis, RT-qPCR
Co-IP
抗体使用,孵育时间,洗涤次数
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation
荧光素酶实验
共转染质粒组合,转染试剂,检测时间点(48小时)
阅读提示:Methods: Luciferase assay