内皮细胞Caveolin-1调节急性缺血/再灌注损伤中的脑血栓炎症

Endothelial caveolin-1 regulates cerebral thrombo-inflammation in acute ischemia/reperfusion injury.

作者信息Xiaohao Zhang, Pengyu Gong, Ying Zhao, Ting Wan, Kang Yuan, Yunyun Xiong, Min Wu, Mingming Zha, Yunzi Li, Teng Jiang, Xinfeng Liu, Ruidong Ye, Yi Xie, Gelin Xu
PMID36152520
发布时间2022-10
DOI10.1016/j.ebiom.2022.104275

实验完整度

研究包含患者队列分析、tMCAO动物模型、内皮特异性AAV和siRNA干预、转录组测序及多重功能验证,证据层级独立且包含机制验证。

主要模型

急性缺血性卒中患者队列(EVT治疗后) tMCAO小鼠模型(C57BL/6J) Cav-1基因敲除小鼠(Cav-1−/−) 原代脑微血管内皮细胞

重点核对

tMCAO手术参数:90分钟闭塞,CBF降低>70%确认成功 内皮特异性AAV注射:侧脑室注射3μl(AAV-Tie1-Cav-1 1.95×E13 v.g/ml),术前3周 siRNA注射方案:尾静脉注射100μg(20μg/次,每3天一次,共5次) 血清Cav-1检测时间点:患者EVT后24h内,小鼠tMCAO后24h 主要检测时间点:tMCAO后24h评估梗死体积、神经功能、血栓炎症

摘要

背景:血栓炎症是缺血性卒中梗死发展的一个重要检查点。然而,其潜在机制仍 largely unknown。在这里,我们探讨了内皮细胞Caveolin-1(Cav-1)在脑血栓炎症中的作用。方法:分析了成功再通的急性缺血性卒中患者血清Cav-1水平与临床结局的相关性。通过内皮特异性腺相关病毒(AAV)和siRNA的基因操作,在短暂性大脑中动脉闭塞(tMCAO)模型中研究Cav-1对血栓炎症的影响。通过微血栓形成、髓样细胞浸润以及内皮黏附分子和炎症因子的表达来分析血栓炎症。结果:在再通卒中患者中,无早期神经功能改善的患者更常检测到循环Cav-1降低,其具有预测微栓子信号的潜力。tMCAO后24小时,小鼠血清Cav-1持续降低。梗死周围区域的内皮Cav-1减少。Cav-1−/−内皮屏障破坏明显,tMCAO后表现出广泛的微血栓形成,并伴有髓样细胞炎症浸润增加。通过AAV-Tie1-Cav-1特异性增强内皮Cav-1表达,显著减少了梗死体积,减弱了血管通透性过高,并减轻了野生型和Cav-1−/− tMCAO小鼠的血栓炎症。tMCAO后的转录组分析进一步确定Rxrg为Cav-1敲低导致的最显著变化分子。补充RXR-γ siRNA逆转了AAV-Tie1-Cav-1诱导的血栓炎症改善,而不影响内皮紧密连接。解释:内皮Cav-1/RXR-γ可能通过选择性控制血栓炎症耦联,调节脑缺血/再灌注中的梗死体积和神经功能损害。资助:本研究由国家自然科学基金资助。

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
内皮细胞Caveolin-1(Cav-1)在急性缺血/再灌注损伤后脑血栓炎症中的作用及机制是什么?
核心机制
内皮Cav-1通过调节RXR-γ信号通路选择性控制血栓炎症耦联,减少微血栓形成和血管炎症,而不依赖小窝结构。
主要证据
患者队列显示血清Cav-1降低与不良结局相关;tMCAO小鼠中内皮Cav-1缺失加重血栓炎症,内皮特异性恢复Cav-1减轻损伤;转录组测序和siRNA敲低验证RXR-γ为下游效应分子。
研究意义
研究提示内皮Cav-1/RXR-γ信号可能成为缺血性卒中血栓炎症的特异性治疗靶点。

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

临床关联验证

探究血清Cav-1水平与再通卒中患者早期神经功能改善及微栓子信号的关系。

前瞻性纳入270例成功再通的缺血性卒中患者,检测血清Cav-1水平,评估ENI和MES。

2

动物模型建立与表型观察

建立tMCAO模型并观察Cav-1在脑缺血再灌注中的表达变化及表型影响。

对野生型和Cav-1−/−小鼠进行tMCAO手术,检测内皮Cav-1表达、梗死体积、神经功能、微血管通透性和血栓炎症。

3

内皮特异性干预

验证内皮Cav-1特异性过表达对脑缺血再灌注损伤的保护作用。

通过AAV-Tie1-Cav-1侧脑室注射,在野生型和Cav-1−/−小鼠内皮细胞特异性表达Cav-1,评估梗死体积、微血管完整性和血栓炎症。

4

下游机制探索

寻找Cav-1调控血栓炎症的下游效应分子。

对tMCAO后的野生型和Cav-1−/−小鼠进行转录组测序,筛选差异表达基因,并通过RT-qPCR和免疫印迹验证RXR-γ表达。

5

功能恢复与反向验证

验证RXR-γ是否为Cav-1介导保护效应所必需。

在AAV-Tie1-Cav-1处理的小鼠中敲低RXR-γ,观察对血栓炎症和紧密连接的影响。

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
抗IV型胶原蛋白抗体Abcamab6586
抗纤维蛋白原抗体Abcamab58207
抗血清白蛋白抗体Abcamab19194
抗ICAM-1抗体Abcamab179707
抗VCAM-1抗体Abcamab134047
抗TNF-α抗体Abcamab66579
抗PAI-1抗体Abcamab66705
抗CD11b抗体Abcamab133357
抗GFAP抗体Abcamab53554
抗NeuN抗体Abcamab104224
抗vWF抗体Abcamab174290
抗CD31抗体BD Biosciences550274
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology8457
抗Cav-1抗体Cell Signaling Technology3267
抗GFP抗体Cell Signaling Technology2955
抗Occludin抗体HuabioR1510-33
抗Ly6G抗体Invitrogen14-5931-82
抗Occludin抗体Invitrogen711500
抗ZO-1抗体Invitrogen617300
抗RXR-γ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-514134
抗Iba-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32725
抗ZO-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-33725
抗IL-1β抗体Santa Cruz Biotechnologysc-12742
抗Ly6G抗体Santa Cruz Biotechnologysc-53515
抗α-SMA抗体Santa Cruz Biotechnologysc-53142
抗PDGFRβ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374573
抗CC1抗体MilliporeOP80
抗血小板抗体LifeSpan BiosciencesLS-C348178
抗小鼠IgG抗体Jackson115-067-003
驴抗小鼠Alexa Fluor 488Jackson715-545-150
驴抗小鼠Alexa Fluor 594Jackson715-585-150
驴抗兔Alexa Fluor 488Jackson711-545-152
驴抗兔Alexa Fluor 594Jackson711-585-152
驴抗兔Alexa Fluor 647Jackson711-605-152
驴抗大鼠Alexa Fluor 488Jackson112-545-003
驴抗大鼠Alexa Fluor 594Jackson112-585-003
山羊抗小鼠HRPCell Signaling Technology7076
山羊抗兔HRPCell Signaling Technology7074
山羊抗大鼠HRPCell Signaling Technology7077
纯化抗小鼠CD16/32抗体Biolegend101302
Alexa Fluor 647抗小鼠Ly-6G抗体Biolegend127609
APC/Cyanine7抗小鼠Ly-6C抗体Biolegend128026
PE抗小鼠CD45抗体Biolegend103105
PE/Cyanine7抗小鼠/人CD11b抗体Biolegend101215
C57BL/6J小鼠GemPharmatech Co., Ltd.--
Cav-1基因敲除小鼠The Jackson Laboratory007083
异氟烷RWD Life Science--
硅涂层单丝----
激光多普勒血流仪Perimed PF5000--
TTCSigma-Aldrich--
7.0 T磁共振成像Bruker PharmaScan--
胶原酶/分散酶Roche--
脱氧核糖核酸酶IRoche--
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
内皮细胞生长补充剂SclenCell--
碱性成纤维细胞生长因子Biolegend--
血小板衍生生长因子Biolegend--
胰岛素-转铁蛋白-硒-亚油酸补充剂Roche--
牛血清白蛋白Gibco--
三碘甲状腺原氨酸Sigma--
睫状神经营养因子Protein specialists--
N-乙酰-L-半胱氨酸Sigma--
Neurobasal培养基Gibco--
B27补充剂Gibco--
GlutaMAX补充剂Gibco--
DAPISigma-Aldrich--
LSM800共聚焦显微镜Zeiss--
Olympus BX51显微镜Olympus--
FITC-葡聚糖(2000 kDa)Sigma--
FITC-葡聚糖(3 kDa)Sigma--
可固定活力染料eFluor 506Invitrogen65-0866
BD Aria II流式细胞仪Becton Dickinson--
H7500透射电子显微镜Hitachi--
TRIzol试剂Invitrogen--
K5500Beijing Kaiao--
Agilent 2200 TapeStationAgilent Technologies--
NEB Next Poly(A) mRNA磁分离模块NEB--
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒(Illumina)NEB--
Qubit荧光计Thermo Fisher Scientific--
Illumina测序Illumina--
Stratagene Mx3000P实时PCR系统Agilent Technologies--
SYBR Premix ExTaq试剂盒ComWin Biotech--
葡聚糖溶液(分子量60,000-76,000)Sigma-Aldrich--
RIPA裂解缓冲液Cell Signaling Technology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
Immobilon Western化学发光HRP底物Millipore--
Cav-1 siRNARibo Bio--
RXR-γ siRNARibo Bio--
阴性对照siRNARibo Bio--
含Tie1启动子的AAV载体GeneChem--
人Cav-1 ELISA试剂盒SabbiotechEK1494
小鼠Cav-1 ELISA试剂盒LSBioLS-F35458-1
GraphPad Prism软件----
SPSS软件24.0版SPSS Inc.--

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
tMCAO手术
小鼠品系、性别、周龄、体重、麻醉剂量、栓塞线规格、缺血时间、再灌注时间、温度控制
阅读提示:Methods: tMCAO surgery
内皮特异性AAV注射
AAV血清型、启动子、滴度、注射量、注射坐标、时间窗口
阅读提示:Methods: Small interfering RNA transfection and adeno-associated virus injection
siRNA注射
siRNA序列、修饰、剂量、注射途径、频率、时间窗口
阅读提示:Methods: Small interfering RNA transfection and adeno-associated virus injection
血清Cav-1检测
采血时间、离心条件、ELISA试剂盒、检测步骤
阅读提示:Methods: Measurement of serum Cav-1
血栓炎症评估
染色抗体、荧光强度定量方法、阳性细胞计数标准
阅读提示:Results: Figure 2 and Figure 3 legends