细胞通讯网络因子1通过诱导中性粒细胞停滞和中性粒细胞胞外陷阱挤出促进糖尿病视网膜病变中的视网膜渗漏

Cellular communication network factor 1 promotes retinal leakage in diabetic retinopathy via inducing neutrophil stasis and neutrophil extracellular traps extrusion.

作者信息Ting Li, Yixia Qian, Haicheng Li, Tongtong Wang, Qi Jiang, Yuchan Wang, Yanhua Zhu, Shasha Li, Xuemin He, Guojun Shi, Wenru Su, Yan Lu, Yanming Chen
PMID38755602
发布时间2024-05-16
DOI10.1186/s12964-024-01653-3

实验完整度

包含临床队列、小鼠模型(STZ和NOD)、体外细胞实验、分子机制验证(NETs、粘附迁移)及功能挽救实验(DNase I和敲低),证据层级多且包含功能验证。

主要模型

STZ诱导的C57BL/6J糖尿病小鼠模型 自发性糖尿病NOD/ShiLtJ小鼠模型 人视网膜微血管内皮细胞(HRVEC) 人原代中性粒细胞和dHL60细胞

重点核对

人血浆中CCN1和NE水平(ELISA) 视网膜CCN1过表达(LV-CCN1)或敲低(LV-siCCN1) rCCN1玻璃体注射剂量(10 µg/mL,2 µL) DNase I处理(1 U/µL,2 µL) STZ注射剂量(55 mg/kg,连续5天)

摘要

背景:糖尿病视网膜病变(DR)是失明的主要原因,其特征是视网膜微血管功能障碍。中性粒细胞停滞导致视网膜炎症和视网膜微血管闭塞,是驱动DR的关键机制。这些堵塞的中性粒细胞随后释放中性粒细胞胞外陷阱(NETs),进一步破坏视网膜血管。然而,在糖尿病条件下视网膜微环境中NETs挤出的主要催化剂仍未确定。在最近的研究中,细胞通讯网络因子1(CCN1)已成为病理情况下调节炎症的核心分子。此外,我们先前的研究揭示了CCN1在维持内皮完整性中的致病作用。然而,CCN1在微血管闭塞中的确切作用及其与中性粒细胞在糖尿病视网膜病变中的潜在相互作用尚未被研究。方法:我们首先在我们的研究队列中检测了CCN1和NETs的循环水平,并分析了相关临床参数。为进一步评估CCN1在体内的作用,我们使用重组CCN1蛋白和CCN1过表达进行功能获得,以及通过玻璃体内注射在糖尿病小鼠中进行CCN1敲低的功能丧失。通过人和小鼠原代中性粒细胞以及dHL60细胞进一步验证了潜在机制。结果:我们检测到DR患者血浆和糖尿病小鼠视网膜中CCN1和中性粒细胞弹性蛋白酶的增加。视网膜中CCN1的功能获得导致中性粒细胞停滞、NETs挤出、毛细血管变性和视网膜渗漏。用DNase I预处理减少NETs有效消除了CCN1诱导的视网膜渗漏。值得注意的是,CCN1敲低和DNase I治疗都挽救了糖尿病背景下的视网膜渗漏。在体外,CCN1促进了中性粒细胞的粘附、迁移和NETs挤出。结论:在本研究中,我们揭示了CCN1通过募集中性粒细胞并在糖尿病条件下触发NETs挤出,从而促进视网膜炎症、血管闭塞和渗漏。值得注意的是,操纵CCN1可能为糖尿病视网膜病变的治疗带来希望。

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
CCN1在糖尿病视网膜病变中是否通过影响中性粒细胞停滞和NETs挤出参与视网膜渗漏?
核心机制
CCN1通过促进中性粒细胞粘附、迁移和NETs挤出,导致视网膜微血管闭塞、毛细血管变性和渗漏。
主要证据
临床样本中CCN1升高;糖尿病小鼠视网膜CCN1过表达增加中性粒细胞停滞和NETs;敲低CCN1或DNase I清除NETs可减轻视网膜渗漏;体外实验证实CCN1增强中性粒细胞粘附、迁移和NETs挤出。
研究意义
靶向CCN1可能为糖尿病视网膜病变的治疗提供新策略。

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

临床队列分析

检测糖尿病患者和DR患者血浆中CCN1和NE水平,并分析与临床参数的相关性

纳入88名参与者(12名非糖尿病,49名糖尿病无DR,27名DR),通过ELISA检测CCN1和NE水平,并分析与其他临床指标的相关性。

2

糖尿病动物模型建立

建立糖尿病小鼠模型以模拟DR疾病状态

使用STZ诱导C57BL/6J小鼠糖尿病(55 mg/kg,连续5天),并利用NOD/ShiLtJ自发性糖尿病小鼠。

3

CCN1功能获得与敲低

验证CCN1在视网膜渗漏中的作用

通过玻璃体内注射rCCN1蛋白或LV-CCN1过表达CCN1,以及LV-siCCN1敲低CCN1,观察视网膜渗漏变化。

4

NETs清除实验

验证NETs在CCN1诱导的视网膜渗漏中的作用

在rCCN1处理前30分钟静脉注射DNase I(1 U/µL,2 µL),或在糖尿病小鼠中玻璃体注射DNase I,观察对视网膜渗漏的影响。

5

体外中性粒细胞功能实验

验证CCN1对中性粒细胞粘附、迁移和NETs挤出的直接影响

使用HRVEC过表达CCN1或条件培养基,处理人原代中性粒细胞,进行粘附实验、Transwell迁移实验和NETs检测。

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
柠檬酸钠管Becton Dickinson--
MojoSort™全血人中性粒细胞分离试剂盒Biolegend480152
MojoSort™小鼠中性粒细胞分离试剂盒Biolegend480057
CD16抗体Biolegend360715
CD66b抗体Biolegend305109
CD11b抗体Biolegend101225
链脲佐菌素Sigma-Aldrich--
重组CCN1蛋白MedchemExpress--
过表达CCN1慢病毒OBIO Technology--
敲低CCN1慢病毒GENECHEM Technology--
脱氧核糖核酸酶IThermoEN0521
伊文思蓝Sigma-AldrichE2129
CCN1抗体Abcam24448
Ly6G抗体Biolegend108401
IL-1b抗体Cell Signaling Technology12242S
MPO抗体Thermo Fisher ScientificMA1-34067
MPO抗体Cell Signaling Technology79623
NE抗体Cell Signaling Technology89241
IV型胶原抗体Sigma AldrichSAB4500375
CD31抗体Cell Signaling Technology3528S
GFAP抗体Cell Signaling Technology3670
组蛋白H3(瓜氨酸化R2+R8+R17)抗体Abcam5103
PAD4抗体Thermo Fisher ScientificPA5-18318
Iba1抗体Abcam5067
Alexa Fluor®555羊抗鼠二抗Cell Signaling Technology4409
Alexa Fluor®647羊抗鼠二抗Abcam150115
Alexa Fluor®555羊抗兔二抗Cell Signaling Technology4413
Alexa Fluor®488羊抗鼠二抗Abcam150077
异凝集素GS-IB4InvitrogenI21411
CCN1 ELISA试剂盒Signalway AntibodyEK10933
NE ELISA试剂盒Signalway AntibodyEK1447
HSP90抗体Cell Signaling Technology14793
HRP标记羊抗鼠二抗Biorad1706516
HRP标记羊抗兔二抗Biorad1706515
DMEM培养基Corning10-014-CVR
胎牛血清HycloneSH30406.05
青霉素/链霉素HycloneSV30010-5
RPMI 1640培养基GibcoC11875500CP-10
L-谷氨酰胺Gibco25030081
HEPESHyCloneSH30237.01
二甲基亚砜----
聚凝胺Sigma-AldrichH8761
嘌呤霉素----
Opti-MEM培养基Gibco--
48孔板CorningCLS3548
多聚赖氨酸SOLARBIOYA0170
3.0 μm聚碳酸酯膜Transwell小室Corning--
Amicon® Ultra-2离心过滤装置MilliporeSigma1145U09
SYTOX Green核酸染料InvitrogenS7020
离子霉素----
Hoechst 33342染料InvitrogenH3570
含DAPI封片剂Abcam104139
共聚焦显微镜LeicaTCS SP5
VISUCAM Lite数字眼底照相机Carl Zeiss Meditec AG--
BioTek Synergy H1酶标仪BioTek--
ChemiDOC XRS+系统Biorad--

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
临床队列研究
参与者入选标准、样本量、CCN1和NE检测方法
阅读提示:Materials and methods: Study participants and blood sample collection
糖尿病小鼠模型
STZ剂量、注射方式、糖尿病确认标准、小鼠品系和年龄
阅读提示:Materials and methods: Mice and diabetes modeling
CCN1过表达/敲低
慢病毒滴度、注射体积、注射时间点、敲低序列
阅读提示:Materials and methods: Intravitreal injection
NETs清除实验
DNase I剂量、给药途径、时间点
阅读提示:Materials and methods: Intravitreal injection
体外中性粒细胞实验
中性粒细胞分离方法、rCCN1浓度、处理时间、NETs检测方法
阅读提示:Materials and methods: Human peripheral blood and mouse neutrophil isolation, NETs assay