亚微米免疫球蛋白颗粒在TNFα刺激的内皮细胞中表现出依赖FcγRII的毒性,并与自噬相关

Submicron immunoglobulin particles exhibit FcγRII-dependent toxicity linked to autophagy in TNFα-stimulated endothelial cells.

作者信息Wanida C Hollis, Sehrish Farooq, M Reza Khoshi, Mehulkumar Patel, Elena Karnaukhova, Nancy Eller, Karel Holada, Dorothy E Scott, Jan Simak
PMID39212707
发布时间2024-08-30
DOI10.1007/s00018-024-05342-9

实验完整度

包含体外细胞模型(HUVEC)、蛋白冠工程颗粒模型、功能验证(活力、凋亡、自噬)及机制验证(FcγRII阻断)。

主要模型

人脐静脉内皮细胞(HUVEC) 二氧化硅微粒(SiMPs)包被IVIG或HSA蛋白冠模型

重点核对

SiMPs尺寸(200、400、1000、2000 nm) IVIG浓度(0-500 µg/mL)用于包被 TNFα刺激浓度(10 ng/mL) IVIG-SiMPs处理时间(24小时) FcγRII阻断抗体预处理(2小时)

摘要

在静脉注射免疫球蛋白(IVIG)和其他一些免疫球蛋白产品中,蛋白质颗粒与不良事件有关。免疫球蛋白颗粒在血液成分和制造的生物制品中血管不良效应中的作用和机制尚未阐明。我们开发了一种球形二氧化硅微粒(SiMPs)模型,尺寸为200–2000 nm,并包被不同的IVIG或白蛋白(HSA)冠,研究了它们对培养的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的影响。IVIG产品(1–20 mg/mL)、裸SiMPs或具有IVIG冠的SiMPs对未刺激的HUVEC未显示显著毒性。相反,在TNFα刺激的HUVEC中,IVIG-SiMPs与HSA-SiMPs相比诱导了HUVEC活力的降低,而可溶性IVIG未观察到毒性。200 nm IVIG-SiMPs处理24小时后,进一步增加了ICAM1(细胞间粘附分子1)和组织因子的表面表达、凋亡、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)依赖性自噬的激活,以及释放带有线粒体自噬标记的细胞外囊泡。IVIG-SiMPs的毒性作用在200 nm SiMPs时最显著,并随SiMP尺寸增大而降低。使用阻断抗体,发现IVIG-SiMPs的毒性依赖于HUVEC上FcγRII受体的表达,该受体在TNFα刺激后增加。不同IVIG产品和研究级IgG制剂也观察到类似结果。总之,带有免疫球蛋白冠的亚微米颗粒通过FcγRII受体在TNFα刺激的HUVEC中诱导大小依赖性毒性,与凋亡和mTOR依赖性自噬激活相关。在促炎细胞因子预刺激的内皮细胞中测试IVIG毒性对临床情况具有相关性。我们的结果支持对亚可见免疫球蛋白颗粒的内皮毒性进行进一步研究。

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
亚微米免疫球蛋白颗粒是否对内皮细胞产生毒性及其机制。
核心机制
通过FcγRII受体介导,激活mTOR依赖性自噬和凋亡。
主要证据
在TNFα刺激的HUVEC中,200 nm IVIG-SiMPs降低细胞活力、诱导凋亡和自噬,这些效应可被FcγRII抗体抑制。
研究意义
提示IVIG治疗期间,炎症状态下内皮细胞可能对IgG亚微米颗粒易感,需评估生物制品中此类颗粒的安全性。

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

制备和表征IVIG包被的SiMPs

建立不同尺寸、具有免疫球蛋白冠的颗粒模型。

将不同尺寸的SiMPs(200-2000 nm)与IVIG或HSA孵育,形成蛋白冠,并通过SEM、NTA、CD光谱进行表征。

2

评估IVIG-SiMPs对HUVEC的毒性

测试不同尺寸和浓度的IVIG-SiMPs对未刺激和TNFα刺激的HUVEC活力的影响。

将HUVEC与不同浓度的IVIG-SiMPs、HSA-SiMPs或裸SiMPs共培养24小时,使用CCK-8和LDH检测活力。

3

分析细胞凋亡和细胞周期

确定IVIG-SiMPs是否诱导细胞凋亡和周期阻滞。

使用lactadherin/PI和TUNEL染色检测凋亡,并通过流式细胞术分析细胞周期。

4

检测自噬激活

探究IVIG-SiMPs是否诱导自噬及其机制。

通过LC3-GFP转染、Western blot检测LC3II、p62、p70S6K和mTOR磷酸化水平。

5

评估细胞外囊泡释放

检测IVIG-SiMPs是否增加EV释放及其标记物。

收集处理后的细胞培养基,用流式细胞术分析EV的大小和表面标记(CD105、PS、LC3、TOM20)。

6

验证FcγRII在毒性中的作用

确定IVIG-SiMPs的毒性和摄取是否依赖FcγRII。

用FcγR阻断抗体预处理HUVEC,检测IVIG-SiMPs的摄取和细胞活力。

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
内皮细胞生长培养基-2LonzaCC-4176
磷酸盐缓冲液Thermo Fisher Scientific--
AccutaseThermo Fisher Scientific00-4555-56
肿瘤坏死因子αSino Biological10602-HNAE
静脉注射免疫球蛋白----
人血清白蛋白InVitroCare2101
二氧化硅微粒CorpuscularC-SIOS-0.200
DiagNano™蓝色荧光二氧化硅纳米颗粒CD BioparticlesDNG-L090
Endosafe nexgen PTSCharles River LaboratoriesPTS55F
抗p70S6K抗体Cell Signaling2708
抗磷酸化p70S6K抗体Cell Signaling9205
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgGCell Signaling7074
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgGCell Signaling7076
β-微管蛋白抗体Cell Signaling2148
mTOR抗体Cell Signaling2972
TOM20 (F-10) Alexa Fluor 488抗体Santa Cruz Biotechnologysc-177664
CD16抗体Santa Cruz Biotechnologysc-20052
CD64抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1184
CD32-B抗体Santa Cruz Biotechnologysc-365864
CD32-A/B/C抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166711
小鼠IgG1 kappa同型对照Thermo Fisher Scientific14-4714-82
CD64单克隆抗体Thermo Fisher Scientific16-0649-81
CD32单克隆抗体Thermo Fisher Scientific16-0329-81
CD16单克隆抗体Thermo Fisher Scientific16-0168-85
抗SQSTM1/p62抗体AbcamEPR4844
乳黏蛋白----
碘化丙啶Thermo Fisher Scientific--
APO-BrdU™ TUNEL检测试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PE标记CD105单克隆抗体----
FITC标记的乳黏蛋白----
Alexa 488标记的TOM20单克隆抗体----
CST校准微球BD Bioscience--
ApogeeMix校准微球Apogee Corporation--
TruCount™计数微球BD Bioscience--
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂混合物----
Jasco J-815圆二色光谱仪Jasco--
LSM 700共聚焦显微镜Zeiss Microscopy--
BacMam PremoTM自噬传感器LC3B-GFP----
CellMask™深红色肌动蛋白示踪剂----
Hoechst33342染料----
抗荧光淬灭封片剂Invitrogen--
氯喹----
雷帕霉素----
喜树碱----
Triton X100----

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
蛋白冠制备
SiMPs和IVIG浓度(100 µg/mL SiMPs,250 µg/mL IVIG),孵育时间和温度(4°C,24小时)
阅读提示:Materials and methods: Silica microparticles and Preparation and characterization of immunoglobulin particles
细胞处理
HUVEC代数(第2-4代),培养基(EGM-2),TNFα浓度(10 ng/mL),处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Cells and Assessment of cell viability and cytotoxicity
细胞活力检测
CCK-8和LDH试剂盒的使用,IVIG-SiMPs浓度(0-100 µg/mL),处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Assessment of cell viability and cytotoxicity
凋亡和细胞周期分析
Lactadherin/PI和TUNEL试剂盒,IVIG-SiMPs浓度(80 µg/mL),处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Apoptosis and cell cycle analysis
自噬检测
LC3-GFP转染,IVIG-SiMPs浓度(0-80 µg/mL),TNFα浓度(10 ng/mL),处理时间(24小时),对照(氯喹、雷帕霉素、血清饥饿)
阅读提示:Materials and methods: Monitoring autophagy
EV释放分析
IVIG-SiMPs浓度(100 µg/mL),TNFα浓度(10 ng/mL),处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry analysis of released extracellular vesicles
FcγR功能验证
FcγR阻断抗体的浓度和预处理时间(2小时),IVIG-SiMPs浓度(100 µg/mL)
阅读提示:Materials and methods: Detection and functional assays of FcγR