肝脏RACK1缺乏通过髓源性抑制细胞保护暴发性肝炎

Hepatic RACK1 deficiency protects against fulminant hepatitis through myeloid-derived suppressor cells.

作者信息Genyu Liu, Qingyang Wang, Lijiao Deng, Xiaofeng Huang, Guang Yang, Qianqian Cheng, Tingting Guo, Lu Guo, Chunxiao Niu, Xiqin Yang, Jie Dong, Jiyan Zhang
PMID35265209
发布时间2022-02-14
DOI10.7150/thno.65916

实验完整度

包含体内动物模型(LPS/GalN、TNF-α/GalN、Con A诱导的FH)、体外原代肝细胞和细胞系实验、MDSC功能验证(抑制T细胞增殖和细胞因子产生)、机制研究(Co-IP、GST pull-down、ChIP、体内泛素化)以及AAV8介导的HDAC1回补实验,多个独立证据层级支撑结论。

主要模型

小鼠暴发性肝炎模型(LPS/GalN诱导) 小鼠暴发性肝炎模型(TNF-α/GalN诱导) 小鼠暴发性肝炎模型(Con A诱导) 小鼠原代肝细胞 BNL CL.2小鼠肝细胞系

重点核对

小鼠品系为C57BL/6背景的Rack1F/F和Rack1Δhep LPS/GalN诱导剂量:35 μg/kg LPS和1000 mg/kg GalN腹腔注射 MDSC清除使用10 mg/kg抗Gr1抗体连续3天或200 μg/只抗DR5抗体 AAV8-HDAC1注射剂量:5 × 10^11 v.g.,尾静脉注射

摘要

暴发性肝炎(FH)是一种危及生命的疾病,其发病机制尚未完全明确。已有研究表明,髓源性抑制细胞(MDSCs)在此过程中被招募到肝脏,通过多种策略增强其积累可保护免受肝损伤。然而,其潜在机制仍不清楚。活化C激酶受体1(RACK1)是一种多功能支架蛋白,在正常肝脏中高表达,并已涉及肝脏生理和疾病,但肝脏RACK1在FH中的体内作用仍未知。方法:监测生存曲线和肝损伤以研究肝脏RACK1在FH中的体内作用。通过基于微阵列的转录组分析、流式细胞术、免疫印迹和免疫组织化学探索肝脏微环境。通过表型和功能特征鉴定MDSCs。使用功能性抗体靶向MDSCs。使用共培养技术研究保护作用的潜在机制。分析了RACK1与组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)的相互作用及其对HDAC1泛素化的后续影响。通过重组腺相关病毒血清型8介导的HDAC1异位表达,以确认HDAC1在肝脏RACK1缺乏对FH保护作用中的作用。在FH诱导期间还研究了RACK1的翻译后修饰。结果:肝脏特异性RACK1缺乏使小鼠对FH具有抗性。RACK1缺陷的肝脏在基础状态下表现出高水平的趋化因子(C-X-C基序)配体1(CXCL1)和S100钙结合蛋白A9(S100A9),与MDSC积累相关。用抗Gr1或抗DR5抗体靶向MDSCs消除了肝脏特异性RACK1缺乏的保护作用。积累的MDSCs抑制巨噬细胞产生炎症细胞因子,并增强肝细胞中IκB激酶(IKK)/NF-κB通路的激活。进一步研究揭示,RACK1通过直接结合维持肝细胞中HDAC1蛋白水平,从而控制Cxcl1和S100a9启动子处的组蛋白H3K9和H3K27乙酰化。在RACK1缺乏的肝脏中异位表达HDAC1部分逆转了增强的Cxcl1/S100a9→MDSCs→IKK/NF-κB轴。在FH诱导期间,RACK1在丝氨酸110处被磷酸化,增强其与泛素结合酶E2T的结合,并促进其泛素化和降解。结论:肝脏特异性RACK1缺乏通过加速HDAC1降解及随之而来的CXCL1/S100A9上调和MDSC积累来保护免受FH。

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
肝脏RACK1在暴发性肝炎(FH)中的体内作用及其潜在机制是什么?
核心机制
RACK1通过直接结合维持肝细胞中HDAC1蛋白水平,抑制Cxcl1和S100a9启动子处组蛋白H3K9和H3K27乙酰化,从而限制CXCL1/S100A9表达和MDSC积累;在FH诱导时,RACK1在丝氨酸110磷酸化,增强与Ube2T结合,促进其泛素化降解,导致HDAC1减少和MDSC积累。
主要证据
肝脏特异性RACK1缺乏小鼠在LPS/GalN、TNF-α/GalN和Con A模型中显示更高存活率和更轻肝损伤;MDSC积累通过抑制巨噬细胞炎症因子和增强肝细胞IKK/NF-κB通路发挥保护作用;体内泛素化、GST pull-down和ChIP实验证实RACK1-HDAC1相互作用及对CXCL1/S100A9的调控;AAV8介导的HDAC1回补部分逆转RACK1缺乏的表型。
研究意义
研究揭示了肝脏RACK1-HDAC1-CXCL1/S100A9-MDSC轴在FH发病中的关键作用,为FH的干预提供了潜在靶点;作者提出未来研究应鉴定RACK1磷酸化的激酶和磷酸酶,可能有助于临床干预FH。

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

建立FH模型并观察表型

评估肝脏特异性RACK1缺乏在暴发性肝炎中的体内作用。

使用12周龄Rack1Δhep和对照小鼠,通过腹腔注射LPS/GalN、TNF-α/GalN或静脉注射Con A诱导FH,监测生存曲线、肝脏组织学、血清ALT/AST水平和炎症因子水平。

2

分析肝脏微环境和MDSC积累

探索RACK1缺乏如何改变肝脏微环境并导致MDSC积累。

通过微阵列转录组分析、qRT-PCR、免疫印迹和免疫组化检测CXCL1和S100A9表达;分离肝脏单个核细胞,通过流式细胞术分析MDSC亚群,并通过功能实验验证其免疫抑制功能。

3

靶向MDSC验证其保护作用

验证积累的MDSCs是否介导RACK1缺乏的保护作用。

使用抗Gr1或抗DR5抗体清除或抑制MDSC,观察对LPS/GalN诱导肝损伤的影响,包括生存率、组织学和血清转氨酶。

4

机制研究:MDSC抑制炎症和激活IKK/NF-κB

探究MDSCs保护肝脏的具体机制。

检测MDSC对巨噬细胞炎症因子产生的影响,以及MDSC对肝细胞IKK/NF-κB通路的调节;使用Transwell共培养和S100A9抑制剂paquinimod验证。

5

机制研究:RACK1维持HDAC1蛋白水平

阐明RACK1如何调控HDAC1稳定性及其对下游基因表达的影响。

通过siRNA敲低RACK1、免疫印迹、免疫组化、ChIP和体内泛素化实验,验证RACK1对HDAC1的直接结合和稳定性维持,以及HDAC1对Cxcl1和S100a9启动子乙酰化的影响。

6

回补HDAC1验证功能

确认HDAC1在RACK1缺乏保护作用中的关键性。

通过AAV8-HDAC1在Rack1Δhep肝脏中异位表达HDAC1,检测对Cxcl1/S100a9表达、MDSC积累和IKK/NF-κB通路的影响。

7

FH诱导期间RACK1的下调机制

阐明FH诱导时RACK1快速降解的分子机制。

在LPS/GalN或TNF-α刺激下检测RACK1和HDAC1蛋白水平变化,分析RACK1磷酸化、与Ube2T相互作用和泛素化。

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
D-半乳糖胺Sigma-AldrichG1639
脂多糖Sigma-AldrichL7011
鼠肿瘤坏死因子-αPeproTech315-01A
刀豆蛋白ASigma-AldrichC2010
抗小鼠Gr1(Ly6G/Ly6C)抗体Bio X CellBE0075
抗小鼠DR5抗体Bio X CellBE0161
AAV8-HDAC1Vigenebio--
丙氨酸转氨酶检测试剂盒Abcamab105134
天冬氨酸转氨酶检测试剂盒Abcamab105135
胶原酶ISigma-AldrichC0130
Percoll分离液----
TRIzol试剂Invitrogen15596-026
HiFiscript gDNA去除RT预混液CWBioCW2582M
Fast Start Essential DNA Green Master预混液Roche Diagnostics43993900
LightCycler® 96实时荧光定量PCR仪Roche Diagnostics--
小鼠全基因组OneArray芯片Phalanx Biotech--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
MG132蛋白酶体抑制剂Sigma-AldrichM8699
小鼠TNF-α ELISA试剂盒eBioscience88-7324-88
小鼠IL-6 ELISA试剂盒eBioscience88-7064-88
小鼠IL-17A ELISA试剂盒eBioscience88-7314-88
小鼠IFN-γ ELISA试剂盒eBioscience88-7371-88
抗PE磁珠Miltenyi Biotec130-048-801
MS分选柱Miltenyi Biotec130-042-201
Transwell小室(0.4 µm孔径)Corning19418020
CFSE染料eBioscience65-0850-84
Dynabeads小鼠T细胞活化CD3/CD28磁珠Gibco11456D
佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯Sigma-AldrichP8139
离子霉素Sigma-AldrichI3909
FACS Fortessa流式细胞仪Becton Dickinson--
FlowJo 10.0软件----
抗RACK1抗体(用于免疫沉淀)Santa Cruz Biotechnologysc-10775
抗RACK1抗体(用于免疫印迹)BD Bioscience610178
抗HDAC1抗体Proteintech10197-1-AP
抗S100A9抗体Proteintech26992-1-AP
抗RACK1抗体BD Bioscience610178
抗HDAC1抗体Proteintech10197-1-AP
抗S100A9抗体Proteintech26992-1-AP
SimpleChIP® Plus超声ChIP试剂盒Cell Signaling Technology56383
抗HDAC1抗体Cell Signaling Technology34589
抗乙酰化组蛋白H3K9抗体Cell Signaling Technology9649
抗乙酰化组蛋白H3K27抗体Cell Signaling Technology8173
DAPI染料OrigeneZLI-9557
RADIANCE 2100激光共聚焦显微镜Bio-Rad--

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
动物模型建立
小鼠品系、年龄、性别;LPS/GalN或TNF-α/GalN或Con A的剂量和给药途径
阅读提示:Materials and Methods中的'Mice'部分
MDSC清除
抗Gr1抗体的剂量、给药频率和天数;抗DR5抗体的剂量和时间
阅读提示:Materials and Methods中的'Mice'部分和'Results'中'Targeting MDSCs'部分
MDSC功能验证
细胞分选策略、共培养比例和时间;CFSE染色浓度和孵育时间
阅读提示:Materials and Methods中的'CFSE dilution'部分
AAV8介导的HDAC1回补
AAV8病毒剂量、注射途径、表达时间
阅读提示:Materials and Methods中的'Mice'部分和Figure 7的图注
ChIP实验
交联时间、超声条件、所用抗体
阅读提示:Materials and Methods中的'Chromatin immunoprecipitation (ChIP)'部分