噪声诱导氧化应激中血管纹内皮细胞通过CX3CL1-CX3CR1途径调节巨噬细胞功能的LDHA介导的糖酵解

LDHA-mediated glycolysis in stria vascularis endothelial cells regulates macrophages function through CX3CL1-CX3CR1 pathway in noise-induced oxidative stress.

作者信息Ying Yi, Min-Yu Wu, Kai-Tian Chen, An-Hai Chen, Lin-Qiu Li, Qin Xiong, Xian-Ren Wang, Wen-Bin Lei, Guan-Xia Xiong, Shu-Bin Fang
PMID39900910
发布时间2025-02-03
DOI10.1038/s41419-025-07394-6

实验完整度

包含体外H2O2处理SV-ECs模型、体内噪声暴露小鼠模型、siRNA/LV介导的LDHA调控、LC-MS/MS分泌组分析及功能验证(TEER、迁移、管形成、ELISA、流式等),证据层级多且功能与机制验证齐全。

主要模型

SV-ECs(血管纹内皮细胞) C57BL/6小鼠噪声暴露模型 巨噬细胞(Mφ)

重点核对

SV-ECs的分离与培养方法(基于前期研究改良) H2O2处理浓度500 μM及处理时间2h siRNA转染浓度50 nM及LDHA抑制剂az-33浓度10 μM 噪声暴露参数(宽带噪声2-20 kHz,120 dB SPL,2h) CX3CL1中和抗体处理条件(6h)

摘要

根据世界卫生组织的数据,超过12%的世界人口患有噪声性听力损失(NIHL)。氧化应激介导的血管纹(SV)损伤是NIHL的致病机制之一。近期研究表明,糖酵解在内皮细胞(ECs)相关疾病中发挥关键作用。然而,糖酵解在SV-ECs功能障碍中的具体作用仍 largely unknown。在本研究中,我们探讨了糖酵解对体外SV-ECs和体内SV的影响。我们先前的研究确定糖酵解通路是氧化应激诱导的SV-ECs损伤的潜在机制。我们进一步检测了H2O2刺激下和噪声暴露小鼠中SV-ECs糖酵解基因的表达水平。我们发现,在氧化应激损伤早期,糖酵解相关酶LDHA的基因和蛋白表达水平在体内外均显著降低,并对巨噬细胞(Mφ)表现出抗炎作用。此外,我们利用LC-MS/MS技术分析了有无LDHA抑制的SV-ECs的差异分泌组,确定CX3CL1是SV-ECs与Mφ之间细胞通讯的候选介质。我们发现,LDHA抑制后SV-ECs分泌的CX3CL1减少,并通过CX3CR1途径对Mφ发挥抗炎作用。同样,抑制CX3CL1后,LDHA过表达SV-ECs的促炎作用减弱。总之,我们的研究揭示,在氧化应激诱导的SV-ECs中,糖酵解相关的LDHA减少,且SV-ECs中LDHA抑制通过CX3CL1-CX3CR1途径至少部分地诱导了Mφ的抗炎作用。这些发现表明LDHA可作为治疗NIHL的新策略。

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
糖酵解相关LDHA在氧化应激诱导的血管纹内皮细胞损伤中扮演何种角色,以及其如何调控巨噬细胞功能从而影响噪声性听力损失?
核心机制
氧化应激抑制SV-ECs中LDHA表达,LDHA抑制通过减少CX3CL1分泌,经CX3CL1-CX3CR1通路对巨噬细胞发挥抗炎作用。
主要证据
体外H2O2模型和体内噪声暴露模型中LDHA表达降低;siLDHA或az-33抑制LDHA减少SV-ECs活力并增强抗氧化基因表达;siLDHA处理的SV-ECs分泌组使Mφ抗炎因子(Fizz1, Arg1)升高而促炎因子(IL-6, TNF-α)降低;LC-MS/MS鉴定CX3CL1为关键介质,中和CX3CL1或沉默CX3CL1减弱LDHA过表达SV-ECs的促炎效应。
研究意义
本研究首次揭示SV-ECs中LDHA通过CX3CL1-CX3CR1通路调控巨噬细胞功能,提示LDHA可作为治疗噪声性听力损失的新型治疗靶点。

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

建立NIHL小鼠模型和SV-ECs氧化应激模型

模拟噪声性听力损失和体外氧化应激损伤,用于后续研究。

C57BL/6小鼠暴露于宽带噪声(2-20 kHz,120 dB SPL,2h)建立NIHL模型;SV-ECs用500 μM H2O2处理建立体外氧化应激模型。

2

检测氧化应激对SV-ECs功能的影响

评估噪声或H2O2诱导的氧化应激是否导致SV-ECs功能障碍。

通过HE染色观察SV结构,BS-IB4和3-NT免疫荧光检测SV-ECs损伤和氧化应激,qRT-PCR检测抗氧化基因(SOD1、SOD2、GSR等),体外检测血管生成、迁移和TEER。

3

分析氧化应激对糖酵解通路的影响

确定氧化应激下SV-ECs糖酵解基因和蛋白表达的变化。

使用qRT-PCR和Western blot检测H2O2处理或噪声暴露后糖酵解相关基因和蛋白的表达。

4

验证LDHA抑制对SV-ECs功能的影响

探究LDHA在正常和氧化应激条件下对SV-ECs存活、屏障和迁移功能的作用。

通过siRNA或az-33抑制LDHA,检测乳酸释放、细胞活力(CCK8)、TEER和迁移能力,并检测抗氧化基因表达。

5

评估LDHA抑制对巨噬细胞功能的影响

验证SV-ECs中LDHA抑制是否对巨噬细胞产生抗炎作用。

收集siLDHA处理的SV-ECs分泌组刺激Mφ,检测抗炎和促炎因子表达;体内通过鼓室内注射siLDHA,检测Mφ标志物及细胞因子。

6

鉴定LDHA调控巨噬细胞功能的分子机制

确定LDHA介导SV-ECs与Mφ通讯的关键分泌因子。

通过LC-MS/MS分析siLDHA和siNC处理的SV-ECs分泌组,筛选差异蛋白;验证CX3CL1表达变化,并通过中和抗体和siCX3CL1实验证明其功能。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
过氧化氢----
小干扰RNA----
riboFECT CP转染试剂盒RiboBio--
LV-LDHA慢病毒Genechem--
嘌呤霉素----
2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯Sigma-Aldrich--
BioTek Gene酶标仪BioTek--
CCK-8试剂盒Yeasen--
az-33Abcam--
Transwell 24孔板(0.4 μm孔径滤膜)Corning--
Hank's平衡盐溶液----
EVOM3电阻仪WPI--
Transwell 24孔板(8 μm孔径滤膜)Corning--
结晶紫----
Matrigel基质胶(降低生长因子)BD Biosciences--
TNF-α、IL-6、IL-1β ELISA试剂盒NeoBioscience--
乳酸检测试剂盒KeyGEN BioTECH--
TDT系统IIITucker-Davis Technologies--
O.C.T.包埋剂Sakura--
HE染色试剂盒Solarbio--
CX3CL1一抗R&D SystemsAF537-SP
Iba1抗体Abcamab178846
3NT抗体Biossbs-8551R
CD86抗体Proteintech13395-1-AP
CD31抗体Proteintech28083-1-AP
FITC标记的BSIB4Thermo Fisher ScientificL2895
DAPIRoche--
Leica DM4B显微镜Leica--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
一抗(GPI, ALDOA, TPI1, G3P, PGAM1, PKM, LDHA, PGK1, CX3CL1, β-actin)SAB, Abcam, CST, Proteintech--
二抗Cowin Biotech--
增强化学发光试剂盒Millipore--
Trizol试剂Invitrogen--
Evo M-MLV逆转录预混试剂盒Accurate Biotechnology--
SYBR Green Pro Taq HS预混qPCR试剂盒Accurate Biotechnology--
消化液Stemcell--
70 μm细胞筛BD--
F4/80-FITC抗体Biolegend--
CD206-PC7抗体Biolegend--
CD86-APC抗体Biolegend--
3 kDa截留超滤管Thermo Fisher Scientific--

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
NIHL小鼠模型建立
噪声暴露参数(频率范围、声压级、持续时间)、小鼠品系、年龄、性别、样本量
阅读提示:Methods:Development of NIHL mouse model
SV-ECs培养和氧化应激模型
SV-ECs分离培养方法、H2O2浓度和处理时间、细胞密度
阅读提示:Methods:Culture of SV-ECs, RNA interference and lentivirus construction;Results:Fig.1
LDHA抑制处理
siRNA序列、浓度、转染试剂及转染时间;az-33浓度和处理时间
阅读提示:Methods:Culture of SV-ECs, RNA interference and lentivirus construction;Results:Fig.4
体内siLDHA给药
siRNA的给药方式(鼓室内注射)、剂量、时间点和注射体积
阅读提示:Methods:Intratympanic injection;Results:Fig.5
巨噬细胞功能检测
Mφ来源、处理条件(分泌组、中和抗体)、检测时间点、流式分型标记
阅读提示:Methods:Isolation of single cells for flow cytometry analysis;Results:Fig.5和Fig.6