人循环中性粒细胞在多种炎症和感染激活下的脱颗粒程序的蛋白质组学描绘

Proteomic Portrait of Degranulation Program in Human Circulating Neutrophils Upon Multi-Inflammatory and Infectious Activation.

作者信息Ying Hua, Ziqi Zhou, Can Zhang, Hai Fang, Mingxing Wu, Zhiyong Chen, Xin Ku, Wei Yan
PMID41033464
发布时间2026-01
DOI10.1016/j.mcpro.2025.101078

实验完整度

研究包含体外细胞模型、多重刺激时间过程蛋白质组学、整合细胞与分泌蛋白质组分析,以及通过抑制剂和流式细胞术的机制验证。

主要模型

人循环中性粒细胞(体外分离) LPS、PMA、Poly(I:C)、TNF-α刺激模型

重点核对

中性粒细胞分离纯度(CD45+CD66b+ >95%) 刺激条件:LPS(100 ng/ml)、PMA(10 ng/ml)、Poly(I:C)(50 μg/ml)、TNF-α(20 ng/ml) 时间点:0, 15, 30 min, 1, 2, 4 h(细胞); 0, 5, 15, 30 min, 1, 2 h(分泌组) 生物学重复:细胞蛋白质组3个重复,分泌组1个重复 GM6001(2 μM)抑制MMP/ADAM介导的脱落

摘要

中性粒细胞通过防御机制(包括脱颗粒、活性氧产生和中性粒细胞胞外陷阱形成,即“NETosis”)对炎症和感染作出快速反应。作为最丰富的中性粒细胞成分,颗粒蛋白构成了中性粒细胞效应功能的主要介质,并可能协调其功能多样性。然而,这些蛋白质的系统性概况,特别是它们在炎症反应过程中的时间释放动态,仍未得到表征。在此,我们进行了一项“多状态”蛋白质组学研究,以探索循环中性粒细胞对多种感染性和炎症性信号随时间变化的动态反应。循环中性粒细胞表现出保守的和刺激特异性的蛋白质表达程序。通过对细胞和分泌蛋白质组景观的综合表征,我们描绘了典型颗粒蛋白的释放模式,并鉴定了包括可溶性膜受体在内的炎症介质。值得注意的是,颗粒膜受体被转位到细胞表面并通过蛋白水解切割脱落,突出了它们的动态调节和多样性。这些发现揭示了中性粒细胞脱颗粒程序的复杂性,证明了其刺激依赖性和时间分层性质。我们的研究提供了炎症时中性粒细胞脱颗粒的功能图谱,这将增强我们对炎症中中性粒细胞活化的理解,并促进炎症管理疗法的探索。

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
系统表征循环中性粒细胞在多种炎症和感染信号下的脱颗粒程序,包括颗粒蛋白的释放动态和机制。
核心机制
中性粒细胞脱颗粒呈刺激依赖性和时间分层性,颗粒膜蛋白通过MMP/ADAM介导的蛋白水解脱落释放到胞外。
主要证据
整合细胞蛋白质组和分泌蛋白质组数据,鉴定出468种释放蛋白,其中226种为已知颗粒蛋白;通过GM6001抑制实验验证了膜蛋白的脱落机制。
研究意义
提供了炎症条件下中性粒细胞脱颗粒的功能图谱,有助于理解中性粒细胞活化机制,并为炎症管理疗法开发提供资源。

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

中性粒细胞分离与纯度验证

获得高纯度的人循环中性粒细胞以进行后续蛋白质组学分析。

使用密度梯度离心从健康供体血液中分离中性粒细胞,通过流式细胞术验证CD45+CD66b+细胞纯度>95%,并通过核形态评估成熟度。

2

时间过程刺激模型建立

模拟多种炎症状态,观察中性粒细胞在不同时间点的蛋白质组变化。

用LPS、PMA、Poly(I:C)、TNF-α刺激中性粒细胞,在多个时间点收集细胞样品。

3

细胞蛋白质组分析

表征不同刺激条件下中性粒细胞蛋白质组的变化。

制备细胞裂解液,进行LC-MS/MS分析,通过DIA-NN进行蛋白质鉴定和定量。

4

分泌蛋白质组分析

鉴定炎症刺激下中性粒细胞释放的蛋白质。

在无血清培养基中刺激中性粒细胞,收集条件培养基,进行LC-MS/MS分析。

5

数据整合与分析

整合细胞和分泌蛋白质组数据,描绘脱颗粒模式。

计算每个蛋白质的细胞相对百分比和分泌FC值,拟合曲线,鉴定释放蛋白。

6

MMP/ADAM介导脱落验证

验证颗粒膜蛋白是否通过MMP/ADAM介导的蛋白水解脱落释放。

使用广谱抑制剂GM6001处理细胞,比较膜蛋白在培养基中的水平变化。

7

验证实验

验证蛋白质释放和脱落现象。

通过流式细胞术检测细胞表面蛋白水平,通过免疫荧光染色验证蛋白共定位。

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
PolymorphprepSerumwerk Bernburg--
RPMI1640培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc--
脂多糖Sigma-Aldrich--
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯InvivoGen--
聚肌胞苷酸InvivoGen--
肿瘤坏死因子αBeyotime--
HEPES缓冲液----
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific, Inc--
胰蛋白酶Enzyme & Spectrum--
三(2-羧乙基)膦Sangon Biotech--
Sep-Pak固相萃取柱Thermo Fisher--
蛋白AGenScript--
Ultimate 3000高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Thermo Orbitrap Fusion质谱仪Thermo Fisher Scientific--
C-18 ReproSil色谱填料Dr Maisch GmbH--
甲酸CNW--
抗CD45-FITC抗体BioLegend#304006
抗CD66b-APC抗体BioLegend#305118
抗CD16-PE抗体BioLegend#360703
抗CD11b-PerCP/Cy5.5抗体BioLegend#301327
抗OLR1-PE抗体BioLegend#358603
LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
Triton X-100Sangon Biotech--
牛血清白蛋白Share Bio--
小鼠抗LTF抗体Signalway antibody#44072
小鼠抗MMP9抗体Signalway antibody#49188
兔抗QSOX1抗体Proteintech#12713-1-AP
兔抗TIMP-2抗体Beyotime#AF8166
Alexa 488标记的山羊抗兔IgGBeyotime#A0428
Alexa 647标记的山羊抗小鼠IgGBeyotime#A0468
DAPI核染色液Sangon Biotech--
共聚焦激光显微镜NikonA1Si
GM6001Bide Pharm--

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
中性粒细胞分离
血液处理时间(<1 h)、Polymorphprep离心条件、洗涤液成分、红细胞裂解时间
阅读提示:Experimental Procedures, Neutrophil Isolation
时间过程刺激
细胞密度(1×10^6 cells/ml)、刺激物种类和浓度、时间点(0-4 h)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Experimental Procedures, Cell Culture and Time-Course Stimulation
分泌组分析
无血清培养基使用、细胞密度、刺激物浓度、时间点(0-2 h)、收集和离心步骤、外标蛋白A添加量
阅读提示:Experimental Procedures, Conditioned Media Sample Preparation
质谱分析
色谱梯度、MS参数(分辨率、扫描范围)、DIA窗口设置、进样量(细胞1 μg,分泌组1/3体积)
阅读提示:Experimental Procedures, MS Data Acquisition
MMP/ADAM抑制实验
GM6001浓度(2 μM)、预处理时间(30 min)、刺激时间和条件、统计阈值(p<0.05, |log2 FC|>0.6)
阅读提示:Experimental Procedures, Metalloproteinases/ADAM-Mediated Shedding Identification