糖皮质激素限制脂联素的跨内皮运动

Transendothelial movement of adiponectin is restricted by glucocorticoids.

作者信息Thanh Q Dang, Nanyoung Yoon, Helen Chasiotis, Emily C Dunford, Qilong Feng, Pingnian He, Michael C Riddell, Scott P Kelly, Gary Sweeney
PMID28705835
发布时间2017-08
DOI10.1530/JOE-16-0363

实验完整度

高

包含体外HUVEC单层模型、大鼠在体微血管灌流、糖尿病动物模型、shRNA基因敲低及分子表达分析,并进行了功能验证。

主要模型

人脐静脉内皮细胞 大鼠肠系膜微血管 外源性皮质酮诱导的糖尿病大鼠模型

重点核对

HUVEC单层用1 μM地塞米松处理5天,评估TEER和PEG-4000通透性。 检验地塞米松处理前后HUVEC中claudin-7、claudin-10等紧密连接蛋白表达变化。 shRNA敲低claudin-7验证其功能。 考察皮质酮诱导的糖尿病大鼠模型(皮质酮颗粒植入)中骨骼肌脂联素蛋白含量。 测量血糖、胰岛素及脂联素水平。

摘要

多种组织中内皮屏障通透性的改变对疾病发病机制和治疗均有影响。糖皮质激素是内皮通透性的强效调节剂,这也是其作为治疗眼部疾病的药物而被广泛处方使用的基础。然而,糖皮质激素对机体其他部位内皮屏障的影响研究较少。在此,我们研究了糖皮质激素介导的脂联素(Ad)跨内皮流量的变化,Ad是一种在糖尿病中具有关键作用的激素。首先,我们使用体外内皮细胞单层,发现糖皮质激素地塞米松增加了跨内皮电阻(TEER)并降低了聚乙二醇(PEG,分子量4000 kDa)的通透性。地塞米松减少了Ad从顶端到基底外侧的流量,通过ELISA和Western blotting检测。然后,我们检查了由外源性皮质酮处理诱导的糖尿病大鼠模型,其特征为葡萄糖不耐受和高胰岛素血症。与对照肌肉相比,糖尿病大鼠循环中Ad无变化,但骨骼肌匀浆中Ad蛋白减少,尽管mRNA水平略有升高。地塞米松诱导的Ad跨内皮单层流量变化与选择性claudin(CLDN)紧密连接(TJ)蛋白丰度的改变有关。HUVEC中claudin-7的shRNA介导的敲低导致TEER降低和脂联素流量增加,证实了地塞米松诱导其表达变化的 functional 意义。总之,我们的研究确定了糖皮质激素在体内和体外介导的Ad跨内皮单层流量减少。这表明,由于跨内皮流量减少而导致的靶组织中Ad作用受损,可能有助于糖皮质激素诱导的糖尿病表型。

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
糖皮质激素是否通过改变内皮通透性影响脂联素的跨内皮转运,从而可能参与糖皮质激素诱导的糖尿病表型?
核心机制
糖皮质激素介导的跨内皮流量减少可能由于紧密连接蛋白(如claudin-7上调、claudin-10下调)的改变,导致内皮屏障收紧,从而限制脂联素跨内皮转运。
主要证据
体外HUVEC单层实验中,地塞米松处理增加TEER、减少PEG-4000和脂联素通透性;体内糖尿病大鼠模型(外源性皮质酮诱导)中骨骼肌脂联素蛋白含量降低;敲低claudin-7导致TEER降低和脂联素流量增加。
研究意义
该研究提出减少的Ad转运导致的靶组织Ad作用受损可能有助于糖皮质激素诱导的糖尿病表型,为常见处方药糖皮质激素的副作用提供了新机制。

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

体外内皮模型验证地塞米松对通透性和脂联素流量的影响

验证糖皮质激素地塞米松是否改变内皮单层通透性及脂联素跨内皮转运。

人脐静脉内皮细胞用1 μM地塞米松处理5天,测定跨内皮电阻和PEG-4000的渗透率,并测定Apical到Basolateral的脂联素流量用ELISA和Western blot定量。

2

检测地塞米松对紧密连接蛋白表达的影响

检测地塞米松处理是否改变HUVEC中紧密连接蛋白的mRNA和蛋白水平,以及是否影响claudin-7的功能。

使用qRT-PCR分析26种紧密连接蛋白的mRNA表达,并用Western blot检测蛋白水平。此外,使用shRNA敲低claudin-7。

3

测定基因敲低claudin-7后内皮屏障功能变化

验证claudin-7在调节内皮通透性和脂联素流量中的功能作用。

用shRNA敲低HUVEC中claudin-7(效率71%),然后测量TEER和脂联素流量。

4

体内糖尿病模型评估骨骼肌脂联素含量

检查与糖皮质激素诱导的糖尿病相关的骨骼肌中脂联素蛋白水平,以评估体内跨内皮转运是否减少。

给予大鼠皮质酮颗粒植入2周,制造糖尿病模型。测量血浆脂联素、骨骼肌脂联素mRNA和蛋白含量,并用免疫组化检测骨骼肌中脂联素分布。

5

在体微血管测量液压传导率验证通透性变化

验证糖皮质激素处理对大鼠微血管通透性的影响,支持体外数据。

在分离的大鼠肠系膜微血管中测定液压传导率,并使用PAF刺激观察通透性反应。

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
血管细胞基础培养基ATCCPCS-100-030
VEGF内皮细胞生长试剂盒ATCCPCS-100-041
胎牛血清----
青霉素--69-57-8
链霉素--57-92-1
地塞米松Sigma-Aldrich50-02-2
Lipofectamine 3000试剂Invitrogen--
新霉素Sigma-Aldrich1405-10-3
二甲亚砜Bio-Rad67-68-5
[3H]聚乙二醇-4000PerkinElmer--
EVOM电压电阻仪World Precision Instruments--
STX-2筷状电极World Precision Instruments--
脂联素ELISA试剂盒Antibody Immunoassay Services--
硫喷妥钠(Inactin)Sigma--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂----
Amicon Ultra-4离心过滤单元(Ultracel-30膜)EMD Millipore--
增强化学发光试剂Bio-Rad--
抗体:T-钙黏蛋白,Occludin,Tricellulin,Claudin-7,Claudin-10,Claudin-11,磷酸化AMPKα,磷酸化p38 MAPK,脂联素,β-肌动蛋白R&D Systems, Life Technologies, EMD Millipore, Signalway Antibody, Cell Signaling Technology--
SYBR Green I 预混液Bio-Rad--
Chromo4检测系统Bio-RadCFB-3240
TRIzol试剂Life Technologies--

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
HUVEC培养与处理
细胞代数(第3代)、地塞米松浓度(1 μM)、处理时间(5天)、培养基成分(基础培养基+10% FBS或2% FBS、VEGF kit、青霉素、链霉素、无氢化可的松)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:见Materials and methods中的HUVEC cell culture and treatments
TEER和通透性测量
TEER测量电极(STX-2)、电阻仪(EVOM)、PEG-4000剂量(1 μCi)、测量时间(1小时)、脂联素浓度(10 μg/mL)、流量时间(24小时)
阅读提示:见Materials and methods中的TEER, [3H]PEG4000 and Ad flux 及Figure 1 legend
紧密连接蛋白表达分析
qRT-PCR引物序列(未提供)、GAPDH作为内参、Western blot抗体浓度
阅读提示:见Materials and methods中的Quantitative real-time PCR和Western blot analysis 及Figure 2 legend
shRNA敲低claudin-7
shRNA靶序列(5’-GGCCATCAGATTGTCACAGAC-3’)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、筛选抗生素浓度(50 μg/ml新霉素)、处理时间(24小时)
阅读提示:见Materials and methods中的shRNA-mediated knockdown of claudin-7 in HUVEC 及Figure 3 legend
体内糖尿病动物模型
皮质酮颗粒剂量(未明确)、处理时间(2周)、骨骼肌类型(soleus和TA)、葡萄糖耐量试验剂量(1.5 g/kg)、胰岛素检测方法等
阅读提示:见Materials and methods中的Animal model和Oral glucose tolerance test 及补充材料