CREB/KMT5A复合物通过调节PTP1B调节糖尿病肾病中高糖诱导的内皮炎症因子水平。

The CREB/KMT5A complex regulates PTP1B to modulate high glucose-induced endothelial inflammatory factor levels in diabetic nephropathy.

作者信息Ting Huang, Xue Li, Fei Wang, Lihong Lu, Wenting Hou, Minmin Zhu, Changhong Miao
PMID33782381
发布时间2021-03-29
DOI10.1038/s41419-021-03629-4

实验完整度

包含患者样本、大鼠体内模型及HUVECs体外实验等多层次验证,并进行了功能获得与缺失、机制研究和回补实验。

主要模型

人脐静脉内皮细胞(HUVECs) 糖尿病肾病大鼠模型 糖尿病肾病患者肾活检样本

重点核对

HUVECs在5mM或25mM葡萄糖DMEM中培养6天 DN大鼠模型使用STZ(50mg/kg)注射和高糖高脂饮食诱导 siRNA/shRNA转染序列及效率验证 ChIP实验中PTP1B启动子引物序列

摘要

糖尿病肾病(DN)是糖尿病的主要微血管并发症,可能导致终末期肾病。多种炎症因子的过度产生参与了DN的发病机制。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)调节一系列细胞因子和核因子κB(NF-κB)活性的表达。cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和赖氨酸甲基转移酶5A(KMT5A)已被报道参与维持健康内皮。在本研究中,我们假设CREB与KMT5A结合以调节PTP1B表达,从而促进高糖介导的肾小球内皮炎症。我们的分析显示,DN患者和大鼠的血浆炎症因子水平、肾小球内皮p65磷酸化和PTP1B表达升高。在体外,高糖通过增加人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中PTP1B的表达来增加内皮炎症因子水平和p65磷酸化。此外,高糖降低CREB和KMT5A的表达。CREB过表达和KMT5A过表达均抑制高糖诱导的PTP1B表达、p65磷酸化和内皮炎症因子水平。si-CREB和sh-KMT5A诱导的p65磷酸化和内皮炎症因子水平被si-PTP1B逆转。此外,CREB与KMT5A相关。机制研究表明,CREB和组蛋白H4赖氨酸20甲基化(H4K20me1,KMT5A的下游靶标)占据PTP1B启动子区域。sh-KMT5A增强了PTP1B启动子活性,并激活了si-CREB对PTP1B启动子活性的正向效应。我们的体内研究表明,DN患者和大鼠的肾小球内皮细胞中CREB和KMT5A下调。总之,CREB与KMT5A结合以促进血管内皮细胞中PTP1B的表达,从而促进DN患者和大鼠中高血糖诱导的炎症因子水平。

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
CREB与KMT5A是否协同调节PTP1B表达,从而影响高糖诱导的内皮炎症因子水平,参与糖尿病肾病的发生发展?
核心机制
CREB与KMT5A相互作用,共同调节PTP1B转录活性,进而影响NF-κB(p65)磷酸化和炎症因子表达。
主要证据
在HUVECs中,高糖上调PTP1B表达,下调CREB和KMT5A;过表达CREB或KMT5A抑制PTP1B和炎症,而敲低则相反,且被PTP1B敲低逆转;ChIP显示CREB和H4K20me1富集于PTP1B启动子;双荧光素酶报告实验显示KMT5A和CREB调节启动子活性;DN患者和大鼠肾小球内皮中CREB和KMT5A下调,PTP1B和p-p65上调。
研究意义
该研究揭示了DN发病的新机制,提示靶向CREB/KMT5A/PTP1B轴可能为DN治疗提供潜在策略。

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

临床和动物模型验证炎症和相关蛋白表达

确认DN患者和大鼠中炎症因子、PTP1B、p-p65、CREB和KMT5A的表达变化。

检测DN患者和大鼠血浆炎症因子水平(ELISA),肾组织病理染色(HE、Masson),免疫组化检测p-p65、PTP1B、CREB、KMT5A表达。

2

体外高糖模型验证PTP1B的作用

确定高糖是否通过上调PTP1B诱导内皮炎症。

HUVECs在高糖(25mM)处理6天,检测炎症因子表达、p-p65和PTP1B水平;使用si-PTP1B敲低验证功能。

3

CREB和KMT5A的功能验证

验证CREB和KMT5A在高糖诱导的炎症中的作用。

高糖处理HUVECs,检测CREB和KMT5A表达;过表达或敲低CREB/KMT5A,检测PTP1B、p-p65和炎症因子;并用si-PTP1B进行回补实验。

4

机制研究:CREB与KMT5A的相互作用及对PTP1B启动子的调控

阐明CREB和KMT5A如何协同调节PTP1B转录。

通过CoIP和免疫荧光验证CREB与KMT5A相互作用;ChIP检测CREB和H4K20me1在PTP1B启动子的富集;双荧光素酶报告基因检测启动子活性。

5

体内验证CREB和KMT5A的表达

验证DN患者和大鼠肾组织中CREB和KMT5A的下调。

免疫染色和Western blot/qPCR检测肾或主动脉组织中CREB和KMT5A的表达。

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
DMEM培养基----
链脲佐菌素----
PVDF膜Millipore--
β-actin抗体ProteinTech60004-1-Ig
KMT5A抗体ProteinTech14063-1-AP
CREB抗体Cell Signalling Technology#9197
PTP1B抗体ProteinTech11334-1-AP
p-p65抗体Signalway antibody#11014
H4K20me1抗体Abcamab9051
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT试剂TaKaRa--
Hieff UNICON® qPCR TaqMan探针预混液Yeasen--
ABI7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
蛋白A/G磁珠Thermo Fisher--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Simple ChIP Plus超声染色质IP试剂盒Cell Signalling Technology--
双荧光素酶检测试剂盒Promega--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
肌酐检测试剂盒Jiancheng Bio--
尿素氮检测试剂盒Jiancheng Bio--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----

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
细胞培养和处理
HUVEC培养基中葡萄糖浓度(5mM或25mM)及处理时间(6天)、渗透压对照(甘露醇20mM)。
阅读提示:Methods中的Cell culture and reagents
动物模型建立
大鼠品系(Sprague-Dawley)、体重(180-200g)、高糖高脂饮食成分及时间、STZ剂量(50mg/kg)及注射方式、实验周期。
阅读提示:Methods中的Rat model of DN and samples
基因敲低和过表达
siRNA/shRNA序列(si-CREB、si-PTP1B、sh-KMT5A)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、敲低/过表达效率验证。
阅读提示:Methods中的siRNA, shRNA and KMT5A mutant treatments
机制研究
ChIP实验中的抗体(anti-CREB、anti-H4K20me1)、PTP1B启动子引物序列;双荧光素酶报告基因中启动子构建和共转染质粒。
阅读提示:Methods中的Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay和Dual-luciferase assay
统计方法
样本量(体外n=5,体内n=10)、统计方法(双尾非配对t检验或单因素方差分析)、显著性水平(P<0.05)。
阅读提示:Methods中的Statistical analysis