SETD8与MZF1协同通过升高WNT5A水平参与糖尿病肾病高血糖诱导的内皮炎症

SETD8 cooperates with MZF1 to participate in hyperglycemia-induced endothelial inflammation via elevation of WNT5A levels in diabetic nephropathy.

作者信息Fei Wang, Wenting Hou, Xue Li, Lihong Lu, Ting Huang, Minmin Zhu, Changhong Miao
PMID35350980
发布时间2022-03-26
DOI10.1186/s11658-022-00328-6

实验完整度

高

研究包括临床患者样本、DN大鼠模型、HGECs细胞模型,涵盖功能验证(siRNA/过表达)、机制验证(CoIP、ChIP、双荧光素酶)及体内验证(AAV-SETD8)。

主要模型

人肾小球内皮细胞(HGECs) 糖尿病肾病大鼠模型(STZ诱导) DN患者肾组织及血清样本

重点核对

高糖处理浓度:25 mM葡萄糖处理6天,对照为5 mM葡萄糖加20 mM甘露醇 DN大鼠模型:单侧肾切除+高糖高脂饮食9周+STZ(50 mg/kg)腹腔注射 基因敲低/过表达:si-WNT5A、si-MZF1、sh-SETD8及SETD8过表达质粒转染HGECs 启动子结合位点:MZF1结合WNT5A启动子-126bp至-139bp

摘要

目的:糖尿病肾病(DN)被认为是糖尿病的主要血管并发症,直接影响糖尿病患者的预后。据报道,炎症因子参与DN的进展。Wingless-type家族成员5(WNT5A)、髓系锌指蛋白1(MZF1)和赖氨酸甲基转移酶8(SETD8)也被报道可升高炎症因子水平并激活核因子κB(NF-κB)通路诱导内皮功能障碍。在本研究中,假设MZF1与SETD8结合调节WNT5A转录,从而导致DN中高血糖诱导的肾小球内皮炎症。方法:本研究连续招募了25名确诊的DN患者(2型糖尿病)和25名对照参与者(肾功能正常的非糖尿病肾癌患者,I-II期)。此外,构建了DN大鼠和细胞模型。采用免疫组织化学、Western blot和定量聚合酶链反应(qPCR)检测蛋白和信使RNA(mRNA)水平。在人肾小球内皮细胞(HGECs)中进行免疫共沉淀(CoIP)和免疫荧光。采用染色质免疫沉淀实验和双荧光素酶实验测定转录活性。结果:本研究结果表明,DN患者和大鼠中WNT5A表达、p65磷酸化(p-p65)和炎症因子的水平均升高。体外,在高糖HGECs中,p-p65和炎症因子水平随WNT5A表达的增加而升高。此外,高糖增加MZF1表达并降低SETD8表达。在高糖刺激下,MZF1和SETD8相互抑制,但协同调节WNT5A表达,从而影响p-p65和内皮炎症因子水平。MZF1过表达和SETD8沉默诱导内皮p-p65和炎症因子水平,这可以被si-WNT5A逆转。机制研究表明,MZF1、SETD8及其下游靶标组蛋白H4赖氨酸20甲基化(H4K20me1)均占据WNT5A启动子区域。sh-SETD8扩大了MZF1在WNT5A启动子上的富集。我们的体内研究证明,SETD8过表达抑制了DN大鼠中WNT5A、p-p65表达和炎症因子的水平。结论:在HGECs中,MZF1与SETD8连接调节WNT5A表达,从而升高DN患者和大鼠肾小球内皮中高血糖介导的炎症因子水平。试验注册:ChiCTR,ChiCTR2000029425。2020年1月31日,http://www.chictr.org.cn/showproj.aspx?proj=48548。

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
在糖尿病肾病中,高血糖如何通过MZF1与SETD8的相互作用调控WNT5A转录,进而影响肾小球内皮炎症?
核心机制
高糖下,MZF1表达升高、SETD8表达降低,两者相互抑制但协同结合WNT5A启动子,调控WNT5A转录,激活NF-κB通路(p-p65),升高炎症因子水平。
主要证据
临床样本、DN大鼠及HGECs中检测到WNT5A、p-p65和炎症因子升高;CoIP和免疫荧光证实MZF1与SETD8相互作用;ChIP及双荧光素酶实验证实两者结合WNT5A启动子并调控其转录;si-WNT5A逆转MZF1过表达或SETD8沉默引起的炎症效应。
研究意义
研究揭示MZF1和SETD8协同调控WNT5A的机制,提示抑制WNT5A或上调SETD8可能成为糖尿病肾病治疗的潜在靶点。

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

临床样本和动物模型验证

检测DN患者和DN大鼠中炎症因子、WNT5A、p-p65及SETD8、MZF1的表达水平。

收集DN患者和对照血清及肾组织,构建DN大鼠模型,通过ELISA、Masson染色、IHC、Western blot和qPCR检测相关指标。

2

细胞模型验证高糖作用

验证高糖对HGECs中WNT5A、炎症因子和p-p65表达的影响。

用高糖处理HGECs,检测炎症因子、WNT5A和p-p65表达,并用si-WNT5A进行敲低验证。

3

SETD8和MZF1的功能验证

验证SETD8和MZF1对WNT5A表达及炎症的影响。

分别在HGECs中过表达或敲低SETD8和MZF1,检测WNT5A、p-p65和炎症因子水平。

4

机制研究:相互作用与启动子结合

阐明SETD8与MZF1相互作用及其对WNT5A启动子的调控机制。

通过CoIP验证蛋白相互作用,免疫荧光观察共定位,ChIP检测启动子结合,双荧光素酶实验验证结合位点。

5

体内验证SETD8过表达的保护作用

验证SETD8过表达对DN大鼠肾脏损伤的保护作用。

通过AAV载体在DN大鼠肾脏过表达SETD8,检测WNT5A、p-p65、炎症因子及肾功能。

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。

验证样本或模型特征
验证蛋白相互作用
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
D-葡萄糖----
甘露醇----
RIPA裂解液Cell Signalling Technology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗WNT5A抗体Sabbiotech49719
抗p-p65抗体ProteinTech14063-1-AP
抗MZF1抗体Sabbiotech33737
抗SETD8抗体ProteinTech14063-1-AP
抗β-actin抗体ProteinTech60004-1-Ig
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript反转录试剂TaKaRa--
Hieff qPCR SYBR Green预混液Yeasen--
ABI7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
A/G磁珠Thermo Fisher--
DAPI染料Solarbio--
荧光二抗Solarbio--
Simple ChIP plus超声染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signalling Technology--
抗H4K20me1抗体Abcamab9051
抗Histone H3抗体Abcamab1791
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
双荧光素酶试剂盒Promega--
IL-6检测试剂盒Jiancheng Bio--
TNFα检测试剂盒Jiancheng Bio--
链脲佐菌素----
肌酐检测试剂盒Puruibo Bio--
尿素氮检测试剂盒Puruibo Bio--

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
临床样本
DN患者和对照的入组标准、样本类型(血清)、储存温度、ELISA检测方法
阅读提示:Methods: Subjects
DN大鼠模型
大鼠品系、周龄、性别、单侧肾切除手术、高糖高脂饮食时长、STZ剂量和注射方式,模型成功标准(血糖>300mg/dL,白蛋白尿>6倍)
阅读提示:Methods: Rat model of DN and samples
细胞培养
HGECs培养条件、高糖浓度(25 mM)和处理时间(6天),甘露醇对照
阅读提示:Methods: Cell culture and reagents
基因操作
siRNA/shRNA序列、转染试剂(Lipofectamine 3000)、转染浓度和时间
阅读提示:Methods: RNA interference
机制研究
ChIP实验抗体、PCR引物序列、双荧光素酶报告基因构建
阅读提示:Methods: ChIP assay, RNA interference and dual-luciferase assay