Alamandine/MrgD轴通过调节有氧糖酵解和线粒体自噬阻止TGF-β1介导的成纤维细胞活化

Alamandine/MrgD axis prevents TGF-β1-mediated fibroblast activation via regulation of aerobic glycolysis and mitophagy.

作者信息Wei Wang, Yue Zhang, Wenhui Huang, Yafei Yuan, Qiaohui Hong, Zhanzhan Xie, Lijuan Li, Yixin Chen, Xu Li, Ying Meng
PMID36635651
发布时间2023-01-13
DOI10.1186/s12967-022-03837-2

实验完整度

体外细胞实验、体内小鼠模型和患者转录组数据等多层级验证,包含功能、机制及体内验证。

主要模型

小鼠原代肺成纤维细胞 博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型 IPF患者肺成纤维细胞和肺组织的转录组数据

重点核对

TGF-β1浓度4 ng/mL处理24小时 ALA预处理浓度100 nM,作用1小时 博来霉素单次气管内滴注5 mg/kg ALA持续皮下输注2 μg/kg/h共28天 每组小鼠数量10只

摘要

背景:特发性肺纤维化是一种慢性进行性、致死性疾病,其中异位肺成纤维细胞活化起着重要作用。我们之前已表明alamandine通过MAS相关G蛋白偶联受体D发挥抗纤维化作用。在此,我们进一步研究它如何通过调节葡萄糖代谢和线粒体自噬来调节转化生长因子β1诱导的LF活化。方法:在体外,我们检测了TGF-β1处理的细胞中糖酵解相关蛋白己糖激酶2、6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3和乳酸。使用Seahorse实验检测耗氧率和细胞外酸化率。然后,使用透射电子显微镜、mt-Keima以及Parkin和COX IV与LC3和LAMP1的共定位评估线粒体自噬。通过3MA和巴弗洛霉素A1检测HK2和PFKFB3的自噬降解,并通过它们与LC3和LAMP1的共定位进行评估。检测ALA对LF活化标志物胶原蛋白I和α-SMA的影响。还在体内研究了ALA对葡萄糖代谢、线粒体自噬和LF活化的影响。结果:我们发现ALA/MrgD轴通过下调HK2和PFKFB3表达抑制糖酵解,从而改善TGF-β1介导的LF活化。乳酸通过维持HK2和PFKFB3的表达,维持糖酵解和LF活化之间的正反馈。我们还表明,糖酵解增强是由于阻断HK2和PFKFB3的自噬降解,而TGF-β1上调其mRNA水平,而所有这些在添加ALA后均得到改善。重要的是,我们确定TGF-β1调节Parkin/LC3介导的线粒体自噬也促进糖酵解,但ALA可逆转这一作用。此外,我们证明ALA在体内抵消了博来霉素对HK2、PFKFB3、LC3、Parkin和LF活化的影响。结论:在本研究中,我们表明ALA/MrgD轴通过调节有氧糖酵解和线粒体自噬来阻止TGF-β1介导的成纤维细胞活化。

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
ALA/MrgD轴如何通过调节葡萄糖代谢和线粒体自噬影响TGF-β1诱导的肺成纤维细胞活化?
核心机制
TGF-β1通过上调HK2和PFKFB3的转录并抑制其自噬降解,同时抑制Parkin/LC3介导的线粒体自噬,从而增强有氧糖酵解,促进成纤维细胞活化;ALA/MrgD轴通过激活线粒体自噬,促进HK2和PFKFB3的自噬降解,抑制糖酵解,从而阻止成纤维细胞活化。
主要证据
体外实验显示ALA降低糖酵解和乳酸水平,增加OCR、ATP和线粒体自噬;PFKFB3过表达或乳酸可逆转ALA的抑制效果;体内博来霉素模型中ALA减少纤维化和HK2、PFKFB3表达。
研究意义
揭示ALA/MrgD轴调控代谢的新机制,为肺纤维化的靶向治疗提供潜在新策略。

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

体内肺纤维化模型建立与ALA治疗

验证ALA对博来霉素诱导的肺纤维化及成纤维细胞活化的影响

使用BLM气管内滴注建立小鼠肺纤维化模型,ALA皮下渗透泵持续输注28天,评估组织学纤维化、胶原I和α-SMA表达。

2

体外成纤维细胞活化模型与糖酵解检测

检测TGF-β1诱导的成纤维细胞活化中糖酵解变化及ALA的影响

原代LF用TGF-β1处理,检测OCR、ECAR、乳酸和ATP,检测HK2和PFKFB3表达。

3

糖酵解对成纤维细胞活化的功能验证

验证抑制糖酵解是否抑制成纤维细胞活化

使用3PO和2DG抑制PFKFB3和HK2,或过表达PFKFB3,检测胶原I和α-SMA表达。

4

线粒体自噬检测及调控机制

检测TGF-β1和ALA对线粒体自噬的影响

使用透射电镜、mt-Keima、MitoTracker/LysoTracker共定位、Parkin和LC3B共定位等检测线粒体自噬。

5

线粒体自噬对糖酵解和成纤维细胞活化的调控关系

验证线粒体自噬是否通过影响HK2和PFKFB3的自噬降解调控糖酵解和成纤维细胞活化

使用Parkin siRNA、Mdivi-1、3MA、巴弗洛霉素A1、雷帕霉素和MG132处理,检测HK2、PFKFB3及胶原I、α-SMA表达,并检测LC3和LAMP1与HK2、PFKFB3的共定位。

6

患者转录组数据验证

在IPF患者样本中验证糖酵解和线粒体自噬相关基因表达变化

分析GEO数据集GSE185492和GSE52463中肺成纤维细胞和肺组织表达谱。

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
杜氏改良Eagle培养基GIBCOC11995500BT-1
胎牛血清GIBCOFSP500
青链霉素GIBCO15140122
线粒体分离试剂盒BeyotimeC3601
Lipofectamine 3000转染试剂ThermoFisher ScientificL3000015
转化生长因子-β1MedChemExpressHY-P7117
阿拉曼定Biosyntan--
β-丙氨酸Sangon--
D-Pro7-血管紧张素-(1-7)Sangon--
3POMedChemExpressHY-100558
2-脱氧葡萄糖MedChemExpressHY-100558
巴弗洛霉素A1MedChemExpressHY-100558
3-甲基腺嘌呤SelleckS2767
Mdivi-1AbmoleM2830
L-乳酸SolarbioIL0540
MrgD siRNARibobio--
Parkin siRNARibobio--
乳酸检测试剂盒Nanjing JianchengA019-2-1
线粒体绿色荧光探针BeyotimeC1048
溶酶体红色荧光探针BeyotimeC1046
mt-Keima质粒Genechem--
MitoSOX红色荧光探针InvitrogenM36008
Masson三色染色----
DAB底物试剂盒DAKOGK500705
DAPISigma AldrichF6057
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜----
牛血清白蛋白----
蛋白质印迹检测系统BLT GelView 6000 Pro--
TRIzol试剂Takara9109
PrimeScript逆转录预混液TakaraRR036A
TB Green预混Ex TaqTakaraRR420B
罗氏LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
Seahorse XFe96细胞外流量分析仪Agilent--
LSM880共聚焦显微镜Carl Zeiss--
LSM980共聚焦显微镜ZEISS--
IX73显微镜Olympus--
Imager D2显微镜Carl Zeiss--
BX63荧光显微镜OLYMPUS--
抗PFKFB3抗体BimakeA5593
抗HK2抗体Proteintech66974-1-Ig
抗α平滑肌肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology19245T
抗Parkin抗体Proteintech66674-1-Ig
抗COX IV抗体Proteintech66110-1-Ig
抗LC3B抗体BimakeA5202
抗LC3B抗体Cell Signaling Technology83506S
抗LAMP1抗体Signalway Antibody32731
抗I型胶原抗体Abcamab260043
抗I型胶原抗体Proteintech67288-1-Ig
抗β-肌动蛋白抗体AbceptaAM1021B
二抗Fdbio ScienceFDR007
二抗Fdbio ScienceFDM007

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、BLM剂量、给药方式、ALA给药方式、剂量、持续时间、样本量
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments
细胞培养
原代肺成纤维细胞分离方法、培养基成分、FBS浓度、培养条件
阅读提示:Materials and methods: Cell isolation and culture
TGF-β1处理
TGF-β1浓度、处理时间、ALA预处理浓度和时间
阅读提示:Materials and methods: Extracellular lactate analysis; Results
糖酵解检测
Seahorse实验条件、OCR/ECAR测定试剂浓度、乳酸检测方法
阅读提示:Materials and methods: Measurement of oxygen consumption rate and extracellular acidification rate; Extracellular lactate analysis
线粒体自噬检测
透射电镜样本制备、mt-Keima转染、MitoTracker/LysoTracker浓度、MitoSOX浓度、共定位分析
阅读提示:Materials and methods: Mitotracker and lysotracker staining; Measurement of mitophagy using mt-Keima; Mitochondrial superoxide detection
分子表达检测
抗体、稀释比例、电泳条件、转膜条件、qRT-PCR引物序列
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis; qRT-PCR; Table 1