M2型小胶质细胞来源的外泌体通过调控miR-124-3p/NCOA4介导的铁死亡减轻氧糖剥夺/复氧诱导的HT22细胞损伤

Exosomes derived from M2-type microglia ameliorate oxygen-glucose deprivation/reoxygenation-induced HT22 cell injury by regulating miR-124-3p/NCOA4-mediated ferroptosis.

作者信息Ke Xie, Yun Mo, Erli Yue, Nan Shi, Kangyong Liu
PMID37424595
期刊Heliyon
发布时间2023-06-28
DOI10.1016/j.heliyon.2023.e17592

实验完整度

中

包含体外细胞模型(HT22、BV2)、外泌体鉴定、共培养、功能验证(CCK-8、铁死亡指标)及机制验证(双荧光素酶报告基因、过表达),但缺乏动物模型和患者样本。

主要模型

HT22小鼠海马神经元细胞系(OGD/R损伤模型) BV2小鼠小胶质细胞系(M2极化) M2型小胶质细胞来源外泌体

重点核对

OGD/R处理条件:缺氧4小时,复氧24小时 M2极化诱导:重组IL-4刺激 GW4869浓度:10 μM预处理8小时 miR-124-3p过表达/敲低外泌体构建 NCOA4过表达载体转染

摘要

背景:尽管已有报道称M2小胶质细胞外泌体携带的miRNA可保护神经元免受缺血再灌注脑损伤,但其作用机制仍知之甚少。本研究旨在探讨M2型小胶质细胞来源的外泌体(M2-exosomes)通过miRNA信号通路减轻氧糖剥夺/复氧(OGD/R)诱导的HT22细胞毒性的机制。方法:通过M2极化诱导BV2小胶质细胞。然后,通过透射电子显微镜和特异性生物标志物检测鉴定M2-exosomes,并与HT22细胞共培养。使用Cell Counting Kit-8(CCK-8)试剂盒评估细胞增殖。使用二氯荧光素荧光和生化测定法测定细胞内活性氧(ROS)、Fe2+、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)的浓度。使用qRT-PCR测定miR-124-3p水平,并通过Western blotting检测蛋白表达。结果:OGD/R抑制了小鼠HT22细胞的增殖,并诱导Fe2+、ROS和MDA积累以及GSH减少,提示HT22细胞发生铁死亡。M2-exosomes可改善OGD/R引起的上述指标变化,但外泌体抑制剂GW4869可恢复这些变化。过表达miR-124-3p的外泌体(mimic-exo)和敲低miR-124-3p的外泌体(inhibitor-exo)分别促进和抑制HT22细胞的增殖和铁死亡相关指标。此外,mimic-exo和inhibitor-exo分别抑制和增强HT22细胞中NCOA4的表达。NCOA4过表达逆转了miR-124-3p mimic-exo在OGD/R条件下的保护作用。miR-124-3p靶向并调控NCOA4。结论:M2-exosome通过将miR-124-3p和NCOA4转移至HT22细胞,保护HT22细胞免受OGD/R诱导的铁死亡损伤,其中NCOA4是miR-124-3p的靶基因。

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
M2型小胶质细胞来源的外泌体如何通过miRNA信号通路减轻OGD/R诱导的HT22细胞铁死亡?
核心机制
M2外泌体通过传递miR-124-3p至HT22细胞,靶向抑制NCOA4表达,从而抑制铁死亡。
主要证据
OGD/R处理的HT22细胞出现铁死亡特征;M2外泌体共培养减轻铁死亡,而GW4869逆转;miR-124-3p mimic-exo促进增殖、抑制铁死亡,inhibitor-exo相反;NCOA4过表达逆转保护作用;双荧光素酶验证miR-124-3p靶向NCOA4。
研究意义
miR-124-3p/NCOA4可能是预防和逆转缺血再灌注诱导的神经元丢失的有效治疗靶点,为缺血再灌注脑疾病提供新的治疗策略。

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

建立OGD/R损伤的HT22细胞模型

模拟体外脑缺血再灌注损伤,观察HT22细胞的铁死亡特征。

HT22细胞经氧糖剥夺4小时和复氧24小时处理,检测增殖、ROS、Fe2+、GSH和MDA水平。

2

诱导M2型小胶质细胞并提取外泌体

获得M2型小胶质细胞来源的外泌体,用于后续共培养实验。

用重组IL-4诱导BV2细胞M2极化,流式检测ARG和CD206阳性率;用ExoQuick提取外泌体,通过TEM和CD63/TSG101鉴定。

3

M2外泌体与OGD/R-HT22细胞共培养

评估M2外泌体对OGD/R诱导的HT22细胞损伤的保护作用。

将M2外泌体与OGD/R处理的HT22细胞共培养,检测增殖和铁死亡指标;部分实验加入外泌体抑制剂GW4869。

4

验证miR-124-3p在外泌体保护中的作用

确认M2外泌体通过传递miR-124-3p发挥保护作用。

构建miR-124-3p过表达(mimic-exo)或敲低(inhibitor-exo)的外泌体,与OGD/R-HT22细胞共培养,检测增殖和铁死亡指标及NCOA4表达。

5

NCOA4过表达回复实验

验证NCOA4是miR-124-3p介导保护作用的下游靶点。

在HT22细胞中过表达NCOA4(oeNCOA4),并给予M2外泌体处理,检测增殖和铁死亡指标。

6

验证miR-124-3p靶向NCOA4

证明miR-124-3p直接结合NCOA4 3'UTR并抑制其表达。

使用双荧光素酶报告基因实验,将含野生型或突变型NCOA4 3'UTR的报告质粒与miR-124-3p mimic或inhibitor共转染HT22细胞,检测荧光素酶活性。

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Trueline--
L-谷氨酰胺Solarbio--
GW4869Sigma--
ExoQuick外泌体沉淀试剂盒System Bioscience--
NCOA4抗体Biossbs-19051R
GAPDH抗体CST5174
TSG101抗体AbcamAb125011
CD63抗体AbcamAb59479
CCK-8试剂盒Signalway Antibody--
TRIzol试剂Invitrogen--
cDNA合成试剂盒Invitrogen--
RIPA裂解液Thermo Fisher Scientific--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
硝酸纤维素膜Millipore--
二抗Beyotime--
铁检测试剂盒Abcamab83366
GSH试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2
MDA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1
PKH67染色试剂Sigma--
DAPISigma--
Lipofectamine™ 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yuanpinghao Biotechnology--
重组蛋白IL-4----
Transwell渗透支持物Corning--

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
细胞培养与OGD/R处理
细胞系来源:HT22和BV2细胞系;OGD条件培养4小时,复氧24小时;培养基DMEM含10% FBS、1%青霉素/链霉素、2 mM L-谷氨酰胺
阅读提示:Methods 2.1
M2型小胶质细胞诱导
BV2细胞用重组IL-4刺激,具体浓度和时长未在文中明确说明;M2标志物为ARG和CD206
阅读提示:Methods 2.1
外泌体提取与鉴定
外泌体提取使用ExoQuick沉淀法,具体步骤见Methods 2.3;鉴定用TEM和CD63/TSG101抗体
阅读提示:Methods 2.3
外泌体共培养与GW4869处理
GW4869浓度10 μM,加药时间约为共培养前8小时;共培养使用Transwell系统,M2细胞在上室,HT22细胞在下室
阅读提示:Methods 2.2
细胞增殖与铁死亡指标检测
CCK-8试剂盒使用,1:10稀释,孵育1小时,波长450 nm;ROS、Fe2+、GSH、MDA检测方法详见Methods 2.8
阅读提示:Methods 2.5 & 2.8
qRT-PCR与Western blotting
qRT-PCR条件:95°C 10 min,95°C 15 s,60°C 45 s,40个循环;内参U6和β-actin;Western blotting蛋白上样量25 μg
阅读提示:Methods 2.6 & 2.7